地球數(shù)萬年前進入了一團星際“迷霧”，至今尚未離開

通過分析南極冰芯樣本中鐵60的含量變化，科學(xué)家證實太陽系在距今4萬至8萬年前進入了一團星際“迷霧”，且至今可能尚未離開。

獵戶座分子云復(fù)合體，星際云的一種。NASA / JPL-Caltech

5月13日，以澳大利亞國立大學(xué)核物理學(xué)家Dominik Koll為首的一批科研人員在《物理學(xué)評論快報》上刊登論文稱，他們通過分析南極冰芯樣本中一種來自超新星爆發(fā)的稀有鐵同位素——鐵60的含量變化，證實太陽系在距今4萬至8萬年前進入了一團星際“迷霧”，且至今可能尚未離開。

太陽系在銀河系中的位置附近，分布著大約15個獨立的星際云團。研究指出，我們當(dāng)前正在其中一個云團——亦即所謂的“本地星際云（Local Interstellar Cloud）”中穿行。研究人員通過分析南極冰芯，發(fā)現(xiàn)了這個云團留在地球上的印記。

大質(zhì)量恒星核心的燃料耗盡后會爆炸成為超新星，其一生鍛造出來的元素會撒播到周圍的太空里，成為星際塵埃。這些塵埃在銀河系中飄蕩，如果地球或其他行星剛好遇到并從中穿過，它們就有機會落到地球和行星的表面。

在地球上，南極的雪在經(jīng)歷了漫長時間的積壓之后，會逐漸成為冰。且在此過程中，它們幾乎不曾受到干擾。這些冰的每一層都是當(dāng)時宇宙環(huán)境的真實記錄，保存其中的自然事件可以向前追溯數(shù)萬年。

研究人員在采集的南極冰芯中發(fā)現(xiàn)了罕見的鐵60。由于近期地球附近并未發(fā)生過超新星爆發(fā)，它們的來源激起了科學(xué)家的好奇心。它們是否來自太陽系附近的那15個星際云團，成了科學(xué)家研究的課題。如果這些鐵60來自這些云團中的某一個，那么它們的含量，應(yīng)當(dāng)與云團的密度有關(guān)——冰芯中鐵60的含量越高，地球穿越的云團密度就越大。

但也有科學(xué)家認為，在更為久遠的數(shù)百萬年前，地球附近曾經(jīng)發(fā)生過超新星爆發(fā)，曾經(jīng)有大量鐵60到達地球。南極冰芯中的這些同位素也有可能是那次超新星爆發(fā)的最后殘余。

就是在這塊來自南極的冰芯中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鐵60同位素。它在地球上并不會天然產(chǎn)生。它的存在及含量變化特點表明，我們的太陽系在4萬至8萬年前進入了一團星際云，且至今可能仍在其中。Alfred-Wegener-Institute / Esther Horvath

為了一探究竟，研究人員分析了一塊冰芯樣本，其形成年代大約在4萬至8萬年前。

他們先是將這塊重達300千克的冰融化成水，通過化學(xué)方法分離出了少量鐵元素；然后用高靈敏度的原子計數(shù)技術(shù)，對其中的單個鐵60原子數(shù)進行了統(tǒng)計。

理論上，如果這些鐵60來自那次超新星爆發(fā)，那么其含量會穩(wěn)定在一個可預(yù)期的水平上。然而實際測量結(jié)果顯示，雖然也探測到了鐵60，其沉積量卻明顯低于預(yù)期，甚至低于現(xiàn)代樣本。

這表明在那一段時間，到達地球的星塵并不那么多——也就是說，這些鐵60大概率并非是數(shù)百萬年前那顆近距離超新星的殘余。

然而就相對較短的天體物理學(xué)時間尺度而言，這種含量上的變化仍是顯著的。

此前有研究認為，地球在距今約4萬至12.4萬年前進入了本地星際云，而本次分析結(jié)果時間段正好與此相符，實際上也證實了這一推測。

鑒于研究人員在后期乃至現(xiàn)代樣本中也提取到了鐵60，研究人員認為地球和太陽系當(dāng)前可能仍未走出這團“迷霧”。

進一步的分析還發(fā)現(xiàn)，冰芯中鐵60的含量在短短數(shù)萬年間就會發(fā)生變化，表明本地星際云內(nèi)部可能存在著不均勻的密度分布或邊界。其成分來源并不單一，結(jié)構(gòu)也可能比較復(fù)雜。

但是由于它已經(jīng)在地球的地質(zhì)記錄中留下了印記，我們或許很快就能通過對更古老的冰層進行更深入的研究和分析，來揭示其中的真相。

參考

Stardust trapped in Antarctic ice reveals tens of thousands of years of Solar System’s past

https://theconversation.com/stardust-trapped-in-antarctic-ice-reveals-tens-of-thousands-of-years-of-solar-systems-past-279745

Local Interstellar Cloud Structure Imprinted in Antarctic Ice by Supernova ??Fe

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/nxjq-jwgp