超新星必须非常靠近地球才会对我们的星球构成真正的威胁。然而,对于天文学家来说,“近”的含义与其他人不同。在这种情况下,大约 160 光年或 1.5 千万亿公里以内的超新星才算“近”。
以人类的尺度来看,这是一个几乎难以想象的距离。在银河尺度上,它就在我们近在咫尺的邻域内。不过,这仍然很遥远,而且超新星相对罕见,像银河系这样的大星系大约每世纪才发生一次。因此,任何给定的爆炸恒星都很可能远离地球,除了为我们带来一场美丽的灯光秀(如果我们能透过笼罩我们星系部分区域的厚厚尘埃看到它的话)之外,不会对我们造成任何影响。
但请注意我模棱两可的措辞“任何给定的爆炸恒星”。关于罕见事件,关键在于只要时间足够长,它们就会发生。我们再次必须以宇宙尺度来思考:粗略地说,每世纪一次超新星可能相当于人类一生中发生一次。但是星系(和地球)已经存在数十亿年了。这足以让太近而令人不安的超新星发生的概率变成必然。我个人不会对此打赌。毕竟,我们有令人信服的物理证据表明它在我们星球的过去发生过。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续推出关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的报道。
2016 年,两组天文学家在《自然》杂志上发表了两篇论文,结果令人震惊:他们在深海海底古代沉积物的两个不同层中发现了高含量的铁 60。这些富含铁 60 的地层标志着过去九百万年中地球受到附近超新星轰击的时期。
铁 60 是铁的一种放射性同位素,它会衰变成钴 60,半衰期为 260 万年。这个半衰期意味着,如果您从纯铁 60 样本开始,在 260 万年后,其中一半将衰变成钴 60。再过 260 万年,原始样本中剩余的铁 60 将再次衰减一半,仅留下初始铁 60 量的四分之一,依此类推。科学家可以使用这种衰变率来相对准确地测量铁 60 的形成时间。这很重要,因为我们只知道一个可以自然形成这种同位素的地方:超新星的核火中。
在第一篇《自然》杂志论文中,科学家们检查了海底的星际尘埃,发现沉积物中铁 60 的含量在约 750 万年前和 250 万年前出现了两个峰值。(在 2016 年的另一项独立研究中,另一组科学家在海底的化石细菌中发现了铁 60。该同位素也与大约 250 万年前的峰值一致。) 奇怪的是,铁 60 的增加并不是单次超新星预期的尖锐峰值。相反,在每种情况下,增加都持续了一百多万年,这意味着多次超新星促成了每个事件。研究人员的模型表明,这些物质在坠落到地球之前,在星际空间中漂移了大约 20 万年。
在第二篇《自然》杂志论文中,与第一组团队有关联的科学家使用这些数据来估计超新星在太空中的位置。铁 60 是在大型恒星爆炸时产生的。从宇宙的角度来看,这样的恒星赋予了“从摇篮到坟墓”新的含义,因为它们诞生于巨大的气体云中,并在仅仅几百万年后就死亡,仍然被包裹在其中。
第二篇《自然》研究将两次超新星最可能的罪魁祸首标记为天蝎座-半人马座星协,这是一个松散结合的年轻恒星群,目前距离地球约 390 到 470 光年。这些恒星中的许多都非常巨大,而且正是那种在生命终结时会爆炸的恒星。此外,我们的太阳位于所谓的“本星泡”的中心附近,这是一个巨大的空腔,是从漂浮在银河系恒星之间的星际物质中开辟出来的。这个气泡是由大约 1400 万年前天蝎座-半人马座星协中的超新星膨胀形成的,可能需要 14 到 20 颗此类爆炸恒星的作用。这个时间线与在海洋沉积物中观察到的铁 60 峰值非常吻合。
科学家们发现,两次超新星可能促成了最近的峰值,其中一次发生在 230 万年前,另一次发生在 150 万年前。这两颗恒星在爆炸时都离地球约 300 光年。沉积物中铁 60 的含量实际上非常小——每克物质大约有 10 万个原子。(一克沉积物中大约有 1022 个原子,因此铁 60 仅占极小的一部分。) 但令人震惊的是,来自数千万亿公里外的爆炸恒星的碎片竟然会出现在这里。
请记住,铁 60 也仅占超新星爆发期间喷射物质的一小部分。其余喷射物质——超过 10 穰公吨——也以每小时数千万公里的速度向外加速。当物质从爆炸地点向外膨胀时,它会变稀薄,因此当附近超新星的喷射物到达地球时,在一段时间内,可能只有几百公吨会像雨点般落在我们的星球上。这听起来可能很多,但每天大约有相同数量的陨石物质撞击我们的大气层。因此,超新星并没有明显增加地球的重量,也不会在这方面对我们构成重大危险。
尽管如此,结论仍然令人震惊:每隔几百万年,就会发生一次超新星,其距离地球足够近,以至于会向我们倾泻放射性碎片。这意味着在我们星球的生命周期中,我们已经被爆炸恒星的灰烬击中数千次,其中一些物质可能距离足够近,以至于造成了一些全球性损害。
就最近发生的附近超新星的具体情况而言,尽管当时还没有人类,但我们的一些近亲祖先,例如南方古猿阿法种已经存在了。该物种的一个特殊成员,昵称露西,大约在三百万年前在地球上行走。她可能错过了那次特殊的事件,但她的后代可能已经仰望天空,并对那里出现的惊人亮光感到好奇,那光芒远比任何其他恒星都亮,与满月一样明亮。它会亮到白天都能看到,晚上还能投下阴影。
而我们,在数百万年后的今天,仍然在思考同样的事情。不同之处在于,现在我们拥有工具来检查和理解这些宇宙爆炸对我们星球的深远影响。