在45億年的歷史長河中，地球一直在接受考驗。從天體撞擊到火山噴發(fā)，再到足以把整個地球裹上白衣的寒冷時期，大量的自然災害使得這個星球千瘡百孔。但是生命依舊堅持了下來，在惡劣環(huán)境中生生不息。

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在所有威脅到地球的危機中，最具有代表性的就是一次靠近地球的超新星爆發(fā)。

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當一個質(zhì)量足夠大的恒星走到它生命的盡頭時，會劇烈爆炸并形成超新星。這種劇烈爆炸足以照亮任何在其附近的星球，星球上的夜空會變得如同白晝般明亮，并持續(xù)數(shù)個月的時間。由于恒星正在垂死掙扎，爆炸產(chǎn)生的某些化學成分會被甩向太空，如果某顆星球靠得太近，就會被灼燒得寸草不生，甚至直接被摧毀。

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一種由超新星爆發(fā)而產(chǎn)生的鐵的同位素—鐵60在地球上被發(fā)現(xiàn)，這似乎是約兩百萬年前在地球附近發(fā)生過超新星爆發(fā)的證據(jù)。數(shù)年來，研究者們一直對這個證據(jù)感到困惑。

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最近，一個新的研究為250萬年前在地球附近發(fā)生的超新星爆發(fā)提供了新的證據(jù)。這一次是發(fā)現(xiàn)了放射性同位素錳53，同樣也是由超新星爆發(fā)而產(chǎn)生的。

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這一發(fā)現(xiàn)的研究被叫做“地球上的超新星放射性同位素錳53?！毖芯空撐谋豢怯趯W術(shù)期刊《物理評論快報》，主要作者是來自慕尼黑科技大學的Gunther?Korschinek博士。

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這個研究著重于鐵錳結(jié)殼。鐵錳結(jié)殼由一層層海洋沉積物夾雜著從海水中析出的鐵和錳的氧化物形成，所以雖然說是石頭，但看起來更像一塊巧克力蛋糕。而隨著時間流逝，這樣一層一層的結(jié)殼也保留下了它們形成時水中的化學組成。這意味著它們不僅能夠標識貴重礦物的潛在源頭，同時也是科學家們進行論證時的香餑餑。研究者團隊取樣調(diào)查了這些鐵錳結(jié)殼并且同時找到了鐵60和錳53.

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鐵60是一種絕跡放射性核種，它的半衰期是260萬年，地球上的鐵60本來應(yīng)該在很久以前就都衰變?yōu)殒嚵?。但現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了它的蹤跡，意味著從天文尺度來說，這些同位素是在距今很近的年代產(chǎn)生的，同時這也成為了250萬年內(nèi)地球附近發(fā)生過超新星爆發(fā)的潛在證據(jù)。

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? ?250萬年前，發(fā)生過一場超新星近距離爆炸。

? ?超新星并不只是由放射性鐵60Fe構(gòu)成的，也可以由AGB星元素合成。所有在0.6到10倍太陽質(zhì)量之間，或低于此質(zhì)量范圍的行星，通過這次爆炸階段，走到了它們生命的盡頭。因此，在地球上發(fā)現(xiàn)的放射性鐵60Fe有可能是來自過去幾百萬年里的其中任意一個超新星，而不僅僅只是一顆超新星。那么放射性鐵60Fe的來源在哪里，這個問題究竟要如何被解答呢？

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? ?研究人員在他們的論文里這樣寫道：顯而易見的一點是，只有放射性核素表中的元素才是放射性核元素，比如放射性錳53Mn，以及在同樣的樣品中檢測到的放射性鐵60Fe，可以解決這個公眾難題。

? ?現(xiàn)在，科學家們在含有放射性鐵60Fe的一些鐵錳結(jié)殼里發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)，與放射性鐵60Fe區(qū)別是，放射性錳53Mn不能由AGB星元素產(chǎn)生，只能由超新星產(chǎn)生。

? ?這種看上去像一塊巧克力蛋糕的鐵錳結(jié)殼，究竟能否作為確鑿的證據(jù)？

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? ?放射性錳53Mn濃度的增加能夠作為這場超新星大爆炸真實發(fā)生過的最終證據(jù)。論文第一作者，岡瑟高陳克博士在論文中寫道。這塊鐵錳結(jié)殼大約2000萬年前開始形成，隨著礦物質(zhì)從海水中析出，這塊鐵錳結(jié)殼一層一層的積累成形。研究人員在大約250萬年前鐵錳結(jié)殼的下層發(fā)現(xiàn)了更高濃度的放射性鐵60Fe和放射性錳56Mn。這些沉淀物的存在就是當時地球附近發(fā)生過超新星爆炸的證據(jù)。圖片來源： Dominik Koll / TUM。

? ?這個被研究的鐵錳結(jié)殼的中心看起來就像你能想象到的最濕潤、最濃郁的巧克力蛋糕。但實際上這些鐵錳結(jié)殼硬的像巖石一樣，簡直就是塊巖石。

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? ?為了在這些外觀奇特的鐵錳結(jié)殼中找到放射性錳53Mn，研究者們不得不在里面尋找單個原子。他們使用加速器質(zhì)譜分析法，這是一種可以檢測地球水庫中放射性錳53Mn的辦法是，像發(fā)現(xiàn)60Fe那樣，用加速器質(zhì)譜分析法直接計算原子數(shù)。作者在他們的論文中這樣寫道。

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質(zhì)譜分析方法可以有效地從常見的元素中分辨出罕見的同位素。在這項研究中，研究者在普遍的錳55中尋找錳53。錳55是唯一“自然產(chǎn)生”且穩(wěn)定的錳元素同位素。不僅僅錳53的發(fā)現(xiàn)很重要，而且錳53的集中也很關(guān)鍵。據(jù)設(shè)想，某些錳53是作為宇宙塵埃散落地球的，但是這項研究幕后的科研人員發(fā)現(xiàn)如此之多的錳53是不正常的。錳53的出現(xiàn)意味著地球的近鄰必定發(fā)生過超新星爆發(fā)，時間大概在250萬年前。

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“這是超痕量的研究分析，”?柯斯基因（Korschinek）說道，“我們不僅是在說這里的一些原子?！焙苊黠@，測量方法不僅可以探測錳53的出現(xiàn)，而且也幫助了解其來源恒星的尺寸?！暗羌铀倨髻|(zhì)譜儀敏感度非常高，我們甚至可以通過測量計算爆發(fā)的恒星大約是太陽尺寸的11至25倍，”他補充道。

藝術(shù)家印象中的超新星，是這巨大恒星最終消亡而爆發(fā)時那猛烈噴射的氣體層。來自NASA/Swift/Skyworks?Digital/Dana?BerryThat的圖片指向一場宏大而極度活躍的爆發(fā)。除了超新星源錳53的出現(xiàn)，還有存在著鐵60，它會有什么效應(yīng)嗎？?

爆發(fā)太遙遠以致于無法導致地球質(zhì)量減少，但是它可能使地球暴露在宇宙射線的照射之下，這可能會影響氣候。

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“不過，這可以導致云層形成增加，”共同作者托馬斯·菲斯特曼博士（Dr.?Thomas?Faestermann）說，“也許這和260萬年前開始的更新世、即冰河世紀時期有關(guān)?！?

因此，盡管超新星爆發(fā)對地球可能并不意味著恐怖的災難，確實還是有影響的。?

一些研究者認為那時的超新星爆發(fā)確實引發(fā)了至少是部分的滅絕，即所謂上新世海洋動物滅絕事件（Pliocene?marine?megafauna?extinction）。他們指出不僅出現(xiàn)鐵60水平的升高，而且發(fā)現(xiàn)了被稱為本地泡（Local?Bubble）的宇宙特征標志。這是由一次或多次的超新星爆發(fā)所致的位于星際物質(zhì)之間巨大而海綿狀多孔的洞?，F(xiàn)在錳53的發(fā)現(xiàn)只是佐證和加強了這一假設(shè)。

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大約在250萬年前，地球附近發(fā)生了一次超新星爆發(fā)，而這次爆發(fā)，可能是上新世海洋中大型生物滅絕的元兇——巨齒鯊，一種公交車般大小的鯊魚，作為有史以來最大的食肉動物之一，也可能是在這場浩劫中絕跡。

研究人員在工作中觀察了來自太平洋四處地點的水成型錳鐵結(jié)殼樣品：其中兩個來自中途環(huán)礁，一個來自多尼采蒂山脊，一個來自中太平洋。樣品在1589米（5213英尺）到5120米（3.17英里）按深度逐層取得，每處采集15個，總共60個。

他們比較了由于超新星爆發(fā)產(chǎn)生的錳53和一般的錳55的濃度，在繪制比率圖時，我們可以很清楚的發(fā)現(xiàn)，大約250萬年前，鐵錳結(jié)殼中沉積的錳53量要高得多。

該圖顯示了研究中按結(jié)殼不同深度/時間測得的錳53/錳55同位素比率。

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作者在論文中寫道：“由于在相同時間范圍內(nèi)的樣品檢測出鐵60的同時，檢測到了大量的錳53，由此可以推斷鐵60來源于超新星的爆發(fā)”。因此，我們不僅知道了大約250萬年前，地球附近確實發(fā)生了超新星爆發(fā)，而且我們還首次發(fā)現(xiàn)了不穩(wěn)定的錳55同位素錳53。

該圖還顯示了來自所有四個采樣區(qū)域的合并數(shù)據(jù)：在垂直軸上的C / C0表示的樣品中測得的錳53/錳55比值，在250萬年前，這一數(shù)字明顯上升。因此，錳53是來自同一次超新星爆發(fā)的第二個放射性同位素，第一個是以前已檢測到鐵60，這是首次發(fā)現(xiàn)超新星爆發(fā)中通過核合成形成的錳53。

關(guān)于超新星爆發(fā)對地球的影響，科學界一直有著廣泛的議論：有人說，它在上述上新世海洋大型動物滅絕中引發(fā)了部分物種的滅絕；其他人則說，這可能有助于引發(fā)人類向兩足動物的進化。

盡管這項研究并未探討超新星爆發(fā)可能對生命造成的影響，但它確實提供了逐漸有利的證據(jù)支持超新星爆發(fā)的發(fā)生。盡管這次爆發(fā)幾乎只是近距離對地球生命發(fā)出的一聲呼喚，但它也在警示著我們：地球可能每8億年就會進入超新星爆發(fā)的殺傷范圍。

宇宙中真的有倒計時嗎？

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作者：EVAN GOUGH

FY：Astronomical volunteer team

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