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南极洲发现来自远古超新星的尘埃

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发表于 2019-9-9 17:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在南极洲雪层中发现的宇宙尘埃,可能来自数百万前诞生的一颗超新星。这些宇宙尘埃经过星际旅行后,最终落在了地球的南极洲。科学家之所以有这种推测,主要是因为他们发现这种尘埃中含有Fe-60同位素,它通常由超新星爆发释放,但几乎不存在于地球上。

  为了收集这些太空尘埃,科学家分析了南极洲高海拔地区、德国科恩南极考察站附近超过500公斤的表层雪。一项新的研究表明,在这块区域内的雪,被地球灰尘污染的可能性最小。

  随后,研究人员将这些样品送到位于德国慕尼黑的实验室。他们将这些冰雪样品融化后,过滤并获得含有微量物质的太空灰尘颗粒。当科学家用量子加速器对这些灰尘中的粒子进行检测时,发现了罕见的Fe-60同位素——一种来自超新星的元素。

  太空中充满了超新星喷射或各种星体表面脱落的尘埃颗粒。目前,我们的太阳系正在穿越本地星际云团(LIC,巨大的太空尘埃云)。在地球上发现的这些星际云颗粒,或能让我们了解太阳和太阳系行星是如何与这些太空尘埃相互作用的。

  为了鉴定这些太空尘埃是否来源于遥远的超新星,科学家首先需要排除尘埃来源于太阳系的可能。从行星和其他星体上脱落的辐射性尘埃也会含有Fe-60同位素,但它们暴露在宇宙射线中时,还会产生另一种同位素Mn-53。研究人员将从南极洲采集的尘埃中Fe-60同位素和Mn-53同位素的含量进行比较,结果显示Mn-53的含量很低,因此不可能来自行星或其他星体的脱落。

  那么,科学家又是如何知道尘埃中的Fe-60同位素,不是来自地球本身呢?当地球刚形成的时候,地表中确实含有很多的Fe-60同位素,但它们在漫长的时间里已经衰变完了。核弹测试也会产生Fe-60同位素,但通过大气循环达到南极洲的同位素量会远远低于检测到的结果。

  Fe-60同位素也可能由核反应堆产生;然而,核反应堆会产生的Fe-60同位素几乎微不足道,并且只会保留在反应堆中。而想要在南极洲检测到如此多的Fe-60,核反应的等级需要特别大。而研究表明,即使是2011年发生的福岛核电站重大核泄漏事件,也没有如此多的Fe-60同位素流入大气中。

  之前,科学家仅在远古海洋的沉积物中或来自太空的岩石中,发现过Fe-60同位素。最近,在一项发表于《物理评论快报》网页版的研究中,科学家表示,“这种同位素还存在于陨石或者月球上。当排除地球来源和可能的宇宙来源之后,我们可以认为第一次在南极洲发现的Fe-60同位素,来自于一颗数百万年前诞生的超新星。”这些来自恒星爆炸的古老痕迹,有望成为了解宇宙结构、演化的线索。

南极洲发现来自远古超新星的尘埃
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