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【逐日科技网】

新浪科技讯 北京光阴1月9日消息,1987年2月,美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中间的年轻钻研者尼尔·格雷尔斯(Neil Gehrels)登上了一架飞往澳大年夜利亚要地本地的军用飞机。格雷尔斯携带了一些特殊的货物:一个聚乙烯太空气球和一组他刚刚在实验室里打造的辐射探测器。他的目的地是爱丽斯泉(Alice Springs),一个位于北领地的偏远小镇。在那里,格雷尔斯将使用这些设备,在地球大年夜气层上方一窥宇宙中最冲感民心的事故之一:超新星爆发,这颗超新星位于银河系左近的卫星星系中。

和许多超新星一样,SN 1987A宣告了一颗大年夜质量恒星的剧烈坍缩。此次爆发与众不合的处所在于,它很接近地球;这是自1604年开普勒超新星(SN 1604)以来,间隔我们近来的一次超新星爆发。SN 1604是今朝为止银河系内着末一颗肉眼可见的超新星,德国天文学家开普勒记录了此次爆发,在中国的《明史》中也有响应纪录。自SN 1604之后,科学家提出了许多问题,而要回答这些问题,就得对新的超新星事故进行更进一步的察看。有一个问题是这样的:超新星的间隔多近才可能息灭地球上的生命?

早在20世纪70年代,钻研职员就假设,来自左近超新星的辐射会破坏地球的臭氧层,使动植物裸露在有害的紫外线下,并进一步导致大年夜规模灭绝。有了来自SN 1987A的新数据,格雷尔斯现在可以谋略出理论上的“息灭半径”,即在这个半径内的超新星会孕育发生严重的影响,此外,他还可以谋略出病笃的恒星呈现在这一半径内的概率。

最紧张的是,可能存在一颗离地球足够近的超新星,它大年夜约每十亿年就会对地球臭氧层孕育发生一次伟大年夜的影响。不过这种环境并不常常发生,而且现在也没有发明会要挟到太阳系的恒星。然则,地球已经存在了46亿年,而生命呈现的光阴大年夜约是地球历史的一半,这意味着在以前某个时刻很可能发生过超新星爆发。问题是,这场爆发到底发生在什么时刻?而且,因为超新星主要影响大年夜气,以是很难找到确实的证据。

天文学家在银河系周围的宇宙中探求线索,但最令人信服的超新星证据却来自海底。这听起来有点自相抵触。在海底水下山脉暴露的基岩上,有一种被称为铁锰结壳的玄色矿物在迟钝发展——速率之慢令人难以置信。在这种矿物的薄层布局中,记录了地球的历网赌网站注册登录站史,我们可以从中得到左近超新星的第一个直接证据。

詹姆斯·海因在夏威夷相近网络的锰铁结壳。只管外不雅通俗,但这些岩石在科学上有侧紧张意义  对科学家来说,这些关于远网赌网站注册登录站古超新星爆发的线索异常有代价,他们推想超新星可能在地球生命的演化历程中发挥了鲜为人知的感化,这一事故很可网赌网站注册登录站能是地球生命故事的一部分。为了懂得超新星若何影响地球生命的延续,科学家必要将其爆发的光阴与地球上的关键事故联系起来,比如大年夜灭绝或演化跳跃。要做到这一点,的措施便是追踪超新星爆发在地球上沉积的碎片,即在我们星球上找到那些主要在超新星内部交融的元素。

罕见放射性金属的衰变很迟钝,是以其存在就成为一颗恒星逝世亡切实着实凿证据。最有盼望的一个候选者是Fe-60,一种比老例同位素多4其中子的铁同位素,其半衰期约为260万年。然而,探求散落在地球外面的Fe-60原子并非易事,只有异常少量的Fe-60会到达我们的星球。在陆地上,Fe-60会被天然铁稀释,或者经历数百万年的侵蚀,终极被水冲走。

于是,科学家将眼光投向大年夜海底部,发明锰铁结壳中就含有Fe-60原子。这些岩石的形成历程有点像石笋:都是从液体中沉淀出来,一层一层地沉积累加,只不过锰铁结壳由金属组成,形成较宽广的壳状,而不像石笋那样是网赌网站注册登录站零丁的尖锥体。锰铁结壳主要由铁和锰氧化物组成,也含有元素周期表上险些所有金属的微量元素,从钴到钇。

当铁、锰和其他金属离子从陆地冲刷到海水中,或者从海底火山口喷出来的时刻,它们会与海水中的氧气发生反映,形成固体物质,沉淀到海底或四处漂浮,直到附着在现有的硬壳上,锰铁结壳在海底岩石地带最初形成切实着实切历程仍旧是一个谜,一旦第一层累积起来,更多的岩层就会赓续聚积,终极可厚达25厘米。

是以,锰铁结壳可以被算作“宇宙历史学家”,它们记录了海水的化学因素变更,包括一些能够唆使病笃恒星的元素。20世纪80年代,地质学家在夏威夷西南部打捞出了最古老的锰铁结壳之一,它可以追溯到7000多万年前。当时,恐龙还在地球上浪荡,而印度次大年夜陆只是南极洲和亚洲之间的一座岛屿。

锰铁结壳的发展是科学上已知最慢的历程之一,每百万年只增添约5毫米。比拟之下,人类的指甲发展速率大年夜约快700万倍。缘故原由着实很简单,海洋里每十亿个水分子中只有不到1个铁或锰原子,它们必须抵抗过往洋流的拉力和其他化学互相感化的影响,才能在新一层结壳中固定下来。

克劳斯·克尼使用从宁靖洋网赌网站注册登录站4830米深处采集的锰铁结壳来追踪铁的同位素Fe-60,这些结壳的厚度可达25厘米  与发展迟钝的锰铁结壳不合,超新星爆发险些是瞬间发生的。在最常见的超新星类型中,恒星先耗尽氢和氦燃料,之后其核心开始燃烧较重的元素,直到终极孕育发生铁。这个历程可能必要数百万年,但恒星的着末时候只必要几毫秒。随着重元素在恒星核中积累,核心变得不稳定并发生内爆,以四分之一的光速将外层物质吸进核心。然则核心中粒子的密度很快就阻拦了内爆,激发了一场大年夜爆炸,将一大年夜团恒星碎片射向太空,此中就包括Fe-60同位素,有些就终极落到了锰铁结壳中。

克劳斯·克尼(Klaus Knie)是最早在锰铁结壳中探求Fe-60的人之一,当时他是德国慕尼黑工业大年夜学的实验物理学家。不过,他的团队既没有钻研超新星,也没有钻研锰铁结壳,而是在开拓丈量各类元素罕见同位素的措施,包括Fe-60。当时另一位科学家丈量了铍的一种同位素,而这种同位素刚好可以用来确定锰铁结壳的年代。于是,克劳斯·克尼抉择检测同一样品的Fe-60。此时他已经知道,Fe-60是在超新星中孕育发生的。如今在亥姆霍兹重离子钻研中苦衷情的克尼说:“我们是宇宙的一部分,假如我们找对了地方,我们就有时机把这种‘天体物理’物质握在手中。”

该钻研所用的锰铁结壳也是从离夏威夷不远的海底获取的。检测结果注解,地点确凿选对了。克劳斯·克尼和同事们发明有一层结壳呈现了一个Fe-60尖峰,可以追溯到大年夜约280万年前,这标志着当时一颗左近恒星的逝世亡。这一发明具有紧张的意义。这是在地球上能够找到超新星残存的第一个证据,指出了左近宇宙中上一次超新星爆发的大年夜致光阴(假如有更近的事故,钻研职员可能就会发明更近的Fe-60尖峰)。不过,该发明也使克尼提出了一个有趣的演化理论。

根据锰铁结壳中Fe-60的含量,克尼预计超新星爆发的位置间隔地球至少100光年。这个间隔是臭氧层可能被摧毁的间隔的三倍,但已经足以潜在地改变云层形成,从而改变气候。虽然280万年前没有发生过大年夜规模物种灭绝事故,但确凿发生了一些剧烈的气候变更,而这些变更可能匆匆进了人类的演化。大年夜约在那个时刻,非洲的气候变得干燥,导致森林萎缩,取而代之的是大年夜片的草原。科学家觉得,这种变更可能匆匆进了我们的原始人类先人从树高低来,终极开始用两条腿走路。

这个设法主见,和任何年轻的理论一样,仍旧是推想性的,也有学者对此持否决意见。一些科学家觉得,Fe-60可能是由陨石带到地球上的,而另一些科学家则觉得,数百万年前的这些气候变更可以用温室气体浓度下降,或南北美洲之间的海洋通道关闭来解释。不过,克尼等人的钻研确凿为科学家供给了新的对象,使他们能够确定颠末地球相近的其他可能更古老的超新星的年代,并钻研它们对地球的影响。菲尔兹表示,我们可以使用这些颜色暗淡、发展迟钝的岩石来钻研恒星爆发的快速发光征象,这相称了不起,而在未来,它们为我们讲述更多的故事。

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