南极洲发现远古超新星遗留的宇宙尘埃

降雪中的铁痕迹源于数百万年前的恒星爆炸

南极洲的科恩南极考察站,在那里发现了含有超新星星际尘埃的雪。

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在南极洲的雪中发现的宇宙尘埃很可能诞生于数百万年前遥远的超新星。尘埃的星际旅程最终将物质带到地球,科学家们在那里发现了这些古老的颗粒。

这种尘埃之所以引人注目,是因为它含有一种叫做铁-60的铁同位素,这种同位素通常由超新星释放,但在地球上非常罕见。(同位素是元素的变体,原子中的中子数不同。)

为了寻找难以捉摸的宇宙尘埃,科学家们分析了超过1100磅(500公斤)的地表雪,这些雪是从南极洲德国科恩南极考察站附近的高海拔地区收集的。研究人员在一项新的研究中报告说,在该地点,雪将主要不受陆地尘埃的污染。


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然后,研究人员将仍然冰冻的雪送到慕尼黑的一个实验室,在那里将其融化和过滤,以分离可能含有来自太空物质的尘埃颗粒。当科学家使用加速器质谱仪检查焚烧后的尘埃时,他们检测到了稀有的铁-60同位素,这是远古超新星的遗迹。

太空是一个尘土飞扬的地方,富含超新星喷射和行星、小行星和彗星脱落的粒子。我们的太阳系目前正在穿过一大片被称为本地星际云(LIC)的宇宙尘埃云,从地球上发现的来自该星云的颗粒可以揭示很多关于我们的太阳及其行星如何与宇宙尘埃相互作用的信息。

为了 выяснить 宇宙尘埃是否来自遥远的超新星,科学家首先必须排除它是否起源于我们的太阳系。 行星和其他天体脱落的受辐照尘埃可能含有铁-60,但 暴露于宇宙辐射 也会产生另一种同位素:锰-53。 研究人员比较了南极洲颗粒中铁-60和锰-53的比率,发现锰的含量远低于尘埃来自本地的情况。

科学家们是如何知道南极洲雪中的铁-60 不是起源于地球的呢? 研究人员在研究中写道,地球早期可能存在铁-60,但这种稀有同位素早已在地球上衰变殆尽。 核弹试验 可能产生并将铁-60 分散到整个地球,但计算表明,此类试验产生的同位素数量将远低于在南极洲雪中发现的铁-60 的量。

铁-60 也在核反应堆中产生; 然而,科学家说,反应堆产生的同位素量“微不足道”,并且局限于其制造地点的反应堆。 到目前为止,即使是严重的核事故,例如 2011 年福岛第一核电站灾难 ,也没有将可测量的铁-60 引入环境,根据该研究。

此前,地球上的铁-60 仅在古代深海沉积物或起源于太空的岩石中发现,“例如陨石或月球,”科学家在 8 月 12 日在线发表于期刊 物理评论快报 中报道。

研究人员写道:“通过排除陆地和宇宙成因来源[受宇宙射线影响],我们得出结论,我们首次在南极洲发现了最近来自星际的铁-60。”

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Mindy Weisberger 是一位科学作家,报道生物学、古生物学、气候变化和太空。 她在哥伦比亚大学学习电影,并在美国自然历史博物馆制作、撰写和导演媒体超过十年,创作了关于恐龙、天体物理学、生物多样性和进化论的视频,这些视频已在世界各地的博物馆和科学中心展出。 她的著作《僵尸虫的崛起:寄生性精神控制的惊人科学》将于 2025 年春季由霍普金斯出版社出版。

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