過去 3 萬多年來,太陽系一直在穿越古老超新星爆炸的殘跡

作者 | 發布日期 2020 年 08 月 26 日 14:16 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


地球不斷自轉著、同時又繞著太陽公轉,而太陽系又帶著整個星系繞著銀河系轉,路上偶遇個誰都不意外。最近,有天文團隊在地球海洋深處不同地點發現了鐵-60 同位素,時間可追溯至 33,000 年前,團隊認為這是太陽系在繞著銀河系旋轉之際,穿越了超新星爆炸後遺留的殘骸,材料進入地球沉澱、並在地質記錄上留下痕跡。

鐵-60(iron-60)於恆星誕生過程中產生,或在超新星爆炸期間被噴射到星際介質中,僅能在宇宙射線發現,地球自身無法製造這種鐵同位素。因此去年,科學家首度從南極冰層中發現鐵-60 僅在過去 20 年內沉降時非常興奮,這說明地球附近可能有過一場超新星爆炸。

不過早在 2016 年時,澳洲國立大學(ANU)物理學家 Anton Wallner 團隊就曾發現海底沉積物中也含有鐵-60,並且年代可追溯至 260 萬和 600 萬年前,表明超新星爆炸的物質在這幾個時間點就已沉降在地球;此外,NASA 的先進成分探測器(Advanced Composition Explorer,ACE)也在 17 年觀測期間內發現地球周圍空間有鐵-60。

現在,Anton Wallner 團隊的新研究利用重離子加速設施(Heavy Ion Accelerator Facility,HIAF),進一步分析了海洋深處 2 個地點的 5 個沉積物樣本,地質時代可追溯至 33,000 年前,發現鐵-60 的含量在這幾個樣本中非常一致,以每年每平方公分 3.5 個鐵原子的速度沉積。

統整上述種種資訊,科學家幾乎可驗證太陽正在穿越一個超新星爆炸後留下的殘骸,由氣體、塵埃和電漿組成,在太陽系飛越期間如合理預期般有微量鐵-60 灑在地球上。

但是這片超新星殘骸和另一主流說法「本地星際雲(Local Interstellar Cloud)」並不一樣。本地星際雲大小約 30 光年,太陽系約在 44,000 年~15 萬年前進入且目前身處其中,但新研究認為,如果本地星際雲是鐵-60 的來源,那麼當太陽系進入時,照理說過去 33,000 年內鐵-60 含量的增加幅度應該會很明顯,但目前各種數據都未發現這種變化。

也就是說,地球上的鐵-60 同位素來源應是數百萬年前某場超新星爆炸,但這場爆炸遺留的殘骸與本地星際雲重疊了,本地星際雲自身並非超新星殘骸。

找出答案的最佳方法是尋找更多鐵-60 在 4 ~100 萬年前沉積的地質證據,如果鐵-60 豐度隨著時間往前推移越來越大,便更能確定來源是古老的超新星爆炸──雖然還是有很多研究認為本地星際雲就是鐵-60 的來源。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

(首圖來源:澳洲國立大學

延伸閱讀: