Одна из причин, по которой добыча полезных ископаемых на астероидах является такой популярной идеей среди промышленников, заключается в том, что они содержат большое количество тяжелых элементов. Космический корабль НАСА «Психея» только что был запущен на этой неделе и направился к астероиду, содержащему редкоземельные элементы и другие тяжелые металлы на сумму от десяти до тридцати квинтиллионов долларов США. Во время формирования нашей планеты более тяжелые из этих элементов имели тенденцию погружаться глубоко в Землю, что затрудняло их поиск. Но даже на небольших астероидах эти тяжелые элементы могут быть гораздо более распространены и доступны. Поскольку наше современное общество зависит от этих редкоземельных элементов, стоит обратить внимание на богатые металлами астероиды, такие как Психея.
Но есть люди, которые думают, что несколько астероидов могут содержать еще большее сокровище: сверхтяжелые элементы. Элементы, находящиеся далеко за ураном в таблице Менделеева. Если бы они существовали, эти элементы были бы настолько плотными, что быстро опустились бы до ядра Земли в ее молодости, поэтому их никогда не находили на Земле. Если бы это было правдой, это было бы огромным открытием, но оно также могло бы быть не чем иным, как необтаниумом научной фантастики.
Идея сверхтяжелых элементов исходит из теоретических моделей крупных атомных ядер. Элементы, помимо железа (атомный номер z=26), образуются не в результате синтеза в ядрах звезд, а в результате катастрофических событий, таких как сверхновые и столкновения нейтронных звезд. Сюда входит все серебро, золото, олово и свинец. Все, вплоть до урана с атомным номером 92. Элементы, помимо урана, могут встречаться в природе, но они никогда не были обнаружены в природе.
Частично причина этого в том, что из элементов, помимо свинца, только торий (z = 90) имеет стабильный изотоп. Период полураспада урана составляет несколько миллиардов лет, плутония (z=94) — около 80 миллионов лет, а америция (z=95) — всего 7000 лет. После этого период полураспада элементов составляет в лучшем случае порядка дней, а часто всего лишь секунды или миллисекунды. Очень большие ядра просто не радиоактивно стабильны, поэтому, даже если они возникают в природе, они не задерживаются на астероидах в течение миллиардов лет.
Но теоретические расчеты крупных ядер предполагают, что далеко за пределами урана, около z=114, может существовать остров стабильных элементов. Они будут иметь «магическое число» протонов и нейтронов для заполнения ядерных оболочек, что сделает их необычайно стабильными. Остров стабильности не является спорной идеей, но большинство химиков-ядерщиков полагают, что период полураспада жителей этого острова будет не более столетия. Но некоторые утверждают, что период полураспада у них может быть такой же, как у урана, порядка миллиарда лет. Если это так, то в астероидах могут скрываться такие элементы, как флеровий.
Интересно, что есть некоторые свидетельства присутствия сверхтяжелых элементов во фрагментах метеоритов. В исследовании 2019 года изучались следы космических лучей во фрагментах метеорного оливина и были обнаружены доказательства наличия трех следов, свидетельствующие о том, что они были оставлены сверхтяжелыми элементами с периодом полураспада в несколько десятилетий. Другие исследования также предполагают наличие доказательств существования острова стабильности, но ничего с продолжительностью жизни в миллиарды лет.
Это подводит нас к новому исследованию, которое в последнее время попало в сенсационные заголовки. Авторы сосредоточили большую часть статьи на том, как сверхтяжелые и сверхплотные элементы на острове стабильности могут образовываться естественным путем без необходимости использования темной материи. Это само по себе интересно, но авторы также указывают на астероид, известный как 33 Полигимния, как на вероятный источник таких элементов, что является чрезвычайно диким утверждением.
Полигимния широко не изучалась, но в статье 2012 года было подсчитано, что ее масса составляет 6 х 10.18 кг. Учитывая, что астероид имеет диаметр всего 50 километров, расчетная плотность составит 75 г/см.3, что настолько не соответствует действительности, что даже автор статьи считает его ненадежным. Результат не был подтвержден более поздними наблюдениями. Однако в новом исследовании отмечается, что результат может быть правильным, поскольку он содержит сверхтяжелые элементы.
Сказать, что аргумент – это слабый чай, значит пренебречь. Хотя остров стабильности может быть реальным и, помимо урана, могут существовать природные элементы, нет никаких доказательств того, что они обнаружены в астероидах.
Ссылка: Александров Андрей и др. «Природные сверхтяжелые ядра в астрофизических данных». Препринт arXiv arXiv:1908.02931 (2019).
Ссылка: ЛаФорж, Эван и др. «Сверхтяжелые элементы и сверхплотная материя». Европейский физический журнал плюс 138 (2023): 812.
Ссылка: Держи, Бенуа. «Плотность астероидов». Планетарная и космическая наука 73.1 (2012): 98-118.
