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 опубликованы 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».

Полевая экспедиция. Отбор кернов в озере Заповедное. Предоставлено Ф. Дарьиным.

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.

Конфокальный рентгеновский микроскоп на станции «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» ЦКП СЦСТИ. Предоставлено Ф. Дарьиным.

«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.

Источник: inp.nsk.su