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200万年前一颗超新星在离地球不远的地方爆炸

蟹状星云是其中一颗距离地球最近的超新星爆炸后的残骸,对应了公元1054年亚洲天文学家的纪录。 Photograph by NASA, ESA, J. Heste

蟹状星云是其中一颗距离地球最近的超新星爆炸后的残骸,对应了公元1054年亚洲天文学家的纪录。 Photograph by NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

(神秘的地球报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:林品竹):海底残存的化学线索有助于天文学家追踪离地球不远的远古超新星爆炸。

大约200万年前,一颗巨大星体在离地球不远的地方爆炸了。要是南方古猿或早期猿人有观星的习惯,他们绝对会发现其中一颗星星突然发出比满月还更亮的光芒,那是连白天都看得到的诡谲蓝光。

这颗远在300光年距离外的超新星爆炸,不足以对地球上的生物造成伤害,但这不代表地球毫发无伤。超新星爆炸时会喷溅出不稳定且具放射性的铁元素,纷落在地球和月球上。

如今天文学家们透过研究海床沉积物中铁元素的衰退迹象,推断出距今1500万至2300万年前之间,宇宙何处曾有数个超新星爆炸发生。

日前《自然》期刊刊登的两篇文章,描述超新星爆炸如何造成「本宇宙泡」──一个包含太阳系及邻近星体的宇宙凹穴。

天外巨星

生命走到尽头的恒星内部会产生核融合,制造出多种化学元素,随着爆炸抛向宇宙深处;天文学家便能据此推断星球死亡的时间及位置。

问题是:他们得先找到那些星尘。

「这些星尘如果全部打到头会很痛,」伊利诺大学布莱恩·费尔兹(Brian Fields)说:「但当它们散落世界各地时,你甚至察觉不到其存在。」

研究地球深海地壳的科学家,1999年发现了非常微量的铁同位素「铁60」,可能来自于古早以前爆炸的超新星。

根据铁60的半衰期及数量,2004年的研究报告指出这颗恒星大约在200万年前发生爆炸。

新杀手星

如今,另一科学团队更仔细研究从印度洋、太平洋和大西洋地壳中采集到的铁60、金属结核及一些海底沉积物等相关物质,而这些原子呈现的情形更复杂。首先,被澳洲国立大学学者安顿·沃纳称为「深海天文学」的研究,发现一种更古老的铁元素,被认为可能是一场约800万年前恒星爆炸造成的结果。

「他们是率先找到有其他超新星存在证据的团队之一。」费尔兹说「这次提交的样本并不像200万年前的那次明显,但能发现到这么久远前留下的证据,令他们非常兴奋。」

但铁60随着时间在海底沉积的速率,使状况变得更复杂。据推测,这些残迹大约在200万年前形成,但有些已遭破坏,可见铁元素沉积超过100万年。

「这些讯息不只是单一超新星造成。」来自柏林科技大学的珍妮·费吉(Jenny Feige)说。那究竟是好几个超新星的杰作,或是亘古以来无数次爆炸的星球碎片?要解答这个问题,必须从海流和海洋生物搅和过海底沉积物中,分析铁元素的积累状况。

「我们把海底沉积物当成望远镜,」费尔兹解释,「先搞清楚你的​​望远镜,里头还住着无数小生物;这对天文学者而言是种全新路数。」

灰飞烟灭

如果假设为真,那些残迹将和《自然》期刊中第二篇报告的结论高度吻合。与其研究铁60何时落到地球上,科学团队对于它来自何方更感兴趣。

星际间充满气体和灰尘,而太阳系和周遭邻居坐落在灼热太虚──「本宇宙泡」之中。天文学家认为它形成于1000万年到2000万年前间,由于恒星成长、爆炸,并将高温10亿度的大量气体喷发至太空中所致。

科学家认为这些位于天蝎-半人马星协(Scorpius-Centaurus association)的古老星体群,可能是把铁60喷洒到地球上的始作俑者。

柏林科技大学的狄特·伯莱契特(Dieter Breitschwerdt)和团队藉由观测星体移动轨迹,回推天蝎-半人马星协几百万年前在太空中的位置,并依照现有理论让星协更形稠密,并以此来模拟超新星爆炸。

研究团队发现,地球地壳中探测到的铁60可能来自星协中的年轻星球;根据恒星大小、喷出距离和所需时间,这些资料完全吻合。

「这就好像拼拼图一样:将不同部分拼凑起来,逐渐得出全貌。」伯莱契特说。

更确切来说,科学家表示深海中的金属残留,应该是来自于天秤座和豺狼座之间、几个肉眼就能观察到的超新星;大部分探测到的铁元素则来自于两次最近的爆炸,一次发生于2300万年前,分布于非洲的南方古猿和第一批人种;另一次则发生在1500百万年前,当南猿消失而直立人开始遍布全球之际。

但科学团队还提出了另一种可能性:铁60并非由于超新星爆炸过后直接落到地球上,而是爆炸后的超新星促成本宇宙泡,而碎片则聚积成本宇宙泡外层;在几百万年前途经并将太阳系纳入麾下时,铁60便这样来到地球上。

「如果本宇宙泡的外层是在200万到300万年前扫过地球,任何比这更早前形成的残迹便与本宇宙泡的演化进程毫无关联,因此我们必须找出另一种解释,」费吉如此说。

惊异奇航

若有邻近超新星爆炸,感觉会很危急,但除非它距离地球30光年之内,才会破坏人类生活。而最近几次超新星爆炸发,地球人都刚好都远在「死亡区」外,所以才没丧命。

倒是一些科学家认为这些爆炸会带来微妙效应:当高能量粒子射入地球大气层时,会影响云的生成,进而促使大规模的气候变迁。

尽管未全获证实,但把天文学家把海底迹象视为某种巨型望远镜,借此持续研究繁星及宇宙影响地球之道。





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