Ученые ищут микрочастицы Тунгусского метеорита в озерах
Все предположения о природе Тунгусского метеорита или Тунгусского космического тела (ТКТ), взорвавшегося и упавшего в Восточной Сибири в 1908 г. до сих пор остаются только гипотезами. Ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева (ИГМ СО РАН), Государственного природного заповедника «Тунгусский», Института биофизики СО РАН исследуют следы катастрофы, чтобы восстановить ее сценарий. В последних исследованиях была показана возможность целенаправленного поиска микрочастиц внеземного происхождения с помощью синхротронного излучения (СИ) в датированных методом радиоуглеродного анализа слоях донных отложений. В слоях, датируемых 1908 – 1910 гг., присутствуют индикаторные микроэлементы, позволившие ученым сделать вывод о возможном присутствии в них и космического вещества. Предварительные результаты цикла исследований в журнале «Известия Российской академии наук».
«Загадка «Тунгусской катастрофы» беспокоит ученых и общественность. Многие специалисты, принимая участие в экспедициях, не теряют надежду разгадать сценарий катастрофы 1908 г., – рассказывает заместитель директора по научной работе ГПЗ «Тунгусский», кандидат биологический наук Артур Мейдус. – Этого метеорита, как материального тела, нет, но есть сохранившиеся до сегодняшнего дня следы очень сильного взрыва и его последствий – их анализом и занимаются исследователи. Современные научные методы позволили продвинуться далеко вперед».
По словам Артура Мейдуса, один из способов – реконструкция события на основе анализа донных отложений глубоких озер, например, озера Заповедное. «Данное озеро, хоть и находится за пределами территории, пострадавшей в 1908 г., представляет большой интерес. Оно глубокое, и илистые отложения, накопившиеся в нем, не перемешиваются, а оседают и хранят информацию прошлых лет. Среди этой информации – история непрерывных климатических изменений и катастрофических событий. Весенне-осенние сточные воды и сама река Лакура принесли в это озеро следы «Тунгусской катастрофы», так как событие сопровождалось масштабными пожарами, выбросом в атмосферу частиц материи как земного, так и космического происхождения», – поясняет Артур Мейдус.
Возможность целенаправленного поиска микрочастиц внеземного происхождения в датированных слоях донных отложений показали эксперименты с применением современных методов микроанализа, таких как рентгенофлуоресцентный анализ с использованием СИ (сканирующий микро-РФА-СИ). Специалисты отработали данную методику на примере донных отложений озера Заповедное, выявили слой, датируемый 1908 – 1910 гг., микрочастицы и вкрапления размером менее 10 микрон, по некоторым особенностям своего состава схожие скорее с внеземным веществом, нежели с веществом земного происхождения.
«Согласно современным моделям, взрыв Тунгусского объекта произошел на высоте около 8– 10 км. Волна в эпицентре, идущая вертикально вниз, просто обрезала ветки деревьев, оставив нетронутыми стволы, а распространявшаяся в стороны положила лес на территории в 2000 квадратных километров, – рассказывает старший научный сотрудник Лаборатории литогеодинамики осадочных бассейнов ИГМ СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Андрей Дарьин. Деревья вывернуло с корнем, и уже весной следующего года произошел смыв терригенного вещества в озера, где оно и осело толстым слоем. В пробах донных отложений озера Заповедное мы обнаружили четко-выраженный светлый слой, состав которого (повышенное содержание калия, титана, рубидия, иттрия и циркония) позволяет связать его с последствиями взрыва ТКТ. Таким образом, мы знаем в каком слое донных отложений могут содержаться частицы внеземного вещества. Критерии поиска, то есть набор элементов, которые являются индикаторными, мы определили в более ранних работах с образцами Челябинского и Сихотэ-Алинского метеоритов. Следующий шаг предполагает поиск микрочастиц необычного элементного состава с использованием синхротронного излучения. Теперь мы знаем, где их искать – если вещество внеземного происхождения есть на изучаемой территории, то оно будет сконцентрировано внутри слоя 1908 – 1910 гг.»
«Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – неразрушающий метод изучения элементного состава. По положению пика на шкале энергий мы определяем химический элемент, а по интенсивности пика – содержание элемента в образце. РФА с возбуждением синхротронным излучением позволяет исследовать содержание элементов с относительными концентрациями от единиц процентов до миллионных долей, в зависимости от конкретного химического элемента в геологических образцах и поглощающей матрицей основного состава», – объясняет младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Федор Дарьин. – Использование поликапиллярной рентгеновской оптики позволяет уменьшить пространственное разрешение до областей с поперечным размером порядка 10 мкм. Изучаемый нами совместно с геологами слой выделяется на фоне темноокрашенных глин с тонкой слоистостью белым цветом и толщиной 5–8 мм. Такой большой слой отложился из-за повышенного сброса материала в озеро. Внутри именно этой области могут быть частицы внеземного происхождения».
Эксперименты по изучению донных отложений методом РФА с использованием синхротронного излучения проходили на станции «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП «СЦСТИ») ИЯФ СО РАН. Одной из важных частей нового эксперимента является настройка оборудования на экспериментальной станции.
«Предварительная настройка станции, юстировка блока поликапиллярных линз для нового эксперимента может занимать два-три дня, – рассказывает младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Дмитрий Сороколетов. – Автоматизация работы блоков с поликапиллярной оптикой и сканерами проводилась мною ранее, в том числе была добавлена поддержка нового, используемого на станции, оборудования непосредственно перед проведением экспериментов. Мы очень тщательно готовимся к экспериментам, ведь если оптику настроить неправильно, то появятся различные эффекты, такие как асимметрия, «хвост», удвоенные артефакты, портящие нам картинку».
В проекте «Анализ устойчивости биоразнообразия на территории ГПЗ «Тунгусский»», в рамках которого проходят данные исследования, участвуют институты СО РАН и университеты Красноярска, чешские и итальянские университеты и научно-исследовательские институты. Стоит отметить, что задача проекта намного шире. Одна из главных целей – создание прогнозов будущих климатических изменений на территории России.
«Для прогнозов будущих климатических изменений важно знать циклические закономерности изменений температуры и влажности, которые не зависят от деятельности человека, – поясняет ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН, доктор биологических наук Денис Рогозин. – Эти циклы можно выявить только с помощью реконструкции палеоклимата, то есть «расшифровки» палеоархивов. Такими архивами являются озерные отложения. Реконструкции климата сделаны по разным регионам Сибири, но озеро Заповедное находится в центре огромной территории, почти совсем неизученной с этой точки зрения. Реконструкция климата по данному озеру позволит заполнить более равномерно климатическую карту прошлого Сибири».
ЦКП «СЦСТИ» специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно в Центре работают десятки российских и зарубежных организаций.
Пресс-служба ИЯФ СО РАН.