南極洲發現遠古超新星遺留的宇宙塵埃

降雪中的鐵痕跡源於數百萬年前的恆星爆炸

南極洲的科恩南極考察站,在那裡發現了含有超新星星際塵埃的雪。

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在南極洲的雪中發現的宇宙塵埃很可能誕生於數百萬年前遙遠的超新星。塵埃的星際旅程最終將物質帶到地球,科學家們在那裡發現了這些古老的顆粒。

這種塵埃之所以引人注目,是因為它含有一種叫做鐵-60的鐵同位素,這種同位素通常由超新星釋放,但在地球上非常罕見。(同位素是元素的變體,原子中的中子數不同。)

為了尋找難以捉摸的宇宙塵埃,科學家們分析了超過1100磅(500公斤)的地表雪,這些雪是從南極洲德國科恩南極考察站附近的高海拔地區收集的。研究人員在一項新的研究中報告說,在該地點,雪將主要不受陸地塵埃的汙染。


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然後,研究人員將仍然冰凍的雪送到慕尼黑的一個實驗室,在那裡將其融化和過濾,以分離可能含有來自太空物質的塵埃顆粒。當科學家使用加速器質譜儀檢查焚燒後的塵埃時,他們檢測到了稀有的鐵-60同位素,這是遠古超新星的遺蹟。

太空是一個塵土飛揚的地方,富含超新星噴射和行星、小行星和彗星脫落的粒子。我們的太陽系目前正在穿過一大片被稱為本地星際雲(LIC)的宇宙塵埃雲,從地球上發現的來自該星雲的顆粒可以揭示很多關於我們的太陽及其行星如何與宇宙塵埃相互作用的資訊。

為了 выяснить 宇宙塵埃是否來自遙遠的超新星,科學家首先必須排除它是否起源於我們的太陽系。 行星和其他天體脫落的受輻照塵埃可能含有鐵-60,但 暴露於宇宙輻射 也會產生另一種同位素:錳-53。 研究人員比較了南極洲顆粒中鐵-60和錳-53的比率,發現錳的含量遠低於塵埃來自本地的情況。

科學家們是如何知道南極洲雪中的鐵-60 不是起源於地球的呢? 研究人員在研究中寫道,地球早期可能存在鐵-60,但這種稀有同位素早已在地球上衰變殆盡。 核彈試驗 可能產生並將鐵-60 分散到整個地球,但計算表明,此類試驗產生的同位素數量將遠低於在南極洲雪中發現的鐵-60 的量。

鐵-60 也在核反應堆中產生; 然而,科學家說,反應堆產生的同位素量“微不足道”,並且侷限於其製造地點的反應堆。 到目前為止,即使是嚴重的核事故,例如 2011 年福島第一核電站災難 ,也沒有將可測量的鐵-60 引入環境,根據該研究。

此前,地球上的鐵-60 僅在古代深海沉積物或起源於太空的岩石中發現,“例如隕石或月球,”科學家在 8 月 12 日線上發表於期刊 物理評論快報 中報道。

研究人員寫道:“透過排除陸地和宇宙成因來源[受宇宙射線影響],我們得出結論,我們首次在南極洲發現了最近來自星際的鐵-60。”

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Mindy Weisberger 是一位科學作家,報道生物學、古生物學、氣候變化和太空。 她在哥倫比亞大學學習電影,並在美國自然歷史博物館製作、撰寫和導演媒體超過十年,創作了關於恐龍、天體物理學、生物多樣性和進化論的影片,這些影片已在世界各地的博物館和科學中心展出。 她的著作《殭屍蟲的崛起:寄生性精神控制的驚人科學》將於 2025 年春季由霍普金斯出版社出版。

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