超新星|一颗超新星于250万年前在接近地球的危险距离爆炸地球质量|天文|科

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在45亿年的历史长河中，地球一直在接受考验。从天体撞击到火山喷发，再到足以把整个地球裹上白衣的寒冷时期，大量的自然灾害使得这个星球千疮百孔。但是生命依旧坚持了下来，在恶劣环境中生生不息。

在所有威胁到地球的危机中，最具有代表性的就是一次靠近地球的超新星爆发。
当一个质量足够大的恒星走到它生命的尽头时，会剧烈爆炸并形成超新星。这种剧烈爆炸足以照亮任何在其附近的星球，星球上的夜空会变得如同白昼般明亮，并持续数个月的时间。由于恒星正在垂死挣扎，爆炸产生的某些化学成分会被甩向太空，如果某颗星球靠得太近，就会被灼烧得寸草不生，甚至直接被摧毁。

一种由超新星爆发而产生的铁的同位素—铁60在地球上被发现，这似乎是约两百万年前在地球附近发生过超新星爆发的证据。数年来，研究者们一直对这个证据感到困惑。
最近，一个新的研究为250万年前在地球附近发生的超新星爆发提供了新的证据。这一次是发现了放射性同位素锰53 ，同样也是由超新星爆发而产生的。

这一发现的研究被叫做“地球上的超新星放射性同位素锰53 。 ”研究论文被刊登于学术期刊《物理评论快报》，主要作者是来自慕尼黑科技大学的Gunther Korschinek博士。
这个研究着重于铁锰结壳。铁锰结壳由一层层海洋沉积物夹杂着从海水中析出的铁和锰的氧化物形成，所以虽然说是石头，但看起来更像一块巧克力蛋糕。而随着时间流逝，这样一层一层的结壳也保留下了它们形成时水中的化学组成。这意味着它们不仅能够标识贵重矿物的潜在源头，同时也是科学家们进行论证时的香饽饽。研究者团队取样调查了这些铁锰结壳并且同时找到了铁60和锰53.

铁60是一种绝迹放射性核种，它的半衰期是260万年，地球上的铁60本来应该在很久以前就都衰变为镍了。但现在又发现了它的踪迹，意味着从天文尺度来说，这些同位素是在距今很近的年代产生的，同时这也成为了250万年内地球附近发生过超新星爆发的潜在证据。
250万年前，发生过一场超新星近距离爆炸。
超新星并不只是由放射性铁60Fe构成的，也可以由AGB星元素合成。所有在0.6到10倍太阳质量之间，或低于此质量范围的行星，通过这次爆炸阶段，走到了它们生命的尽头。因此，在地球上发现的放射性铁60Fe有可能是来自过去几百万年里的其中任意一个超新星，而不仅仅只是一颗超新星。那么放射性铁60Fe的来源在哪里，这个问题究竟要如何被解答呢？

研究人员在他们的论文里这样写道：显而易见的一点是，只有放射性核素表中的元素才是放射性核元素，比如放射性锰53Mn ，以及在同样的样品中检测到的放射性铁60Fe ，可以解决这个公众难题。
现在，科学家们在含有放射性铁60Fe的一些铁锰结壳里发现了这种物质，与放射性铁60Fe区别是，放射性锰53Mn不能由AGB星元素产生，只能由超新星产生。
这种看上去像一块巧克力蛋糕的铁锰结壳，究竟能否作为确凿的证据？

放射性锰53Mn浓度的增加能够作为这场超新星大爆炸真实发生过的最终证据。论文第一作者，冈瑟高陈克博士在论文中写道。这块铁锰结壳大约2000万年前开始形成，随着矿物质从海水中析出，这块铁锰结壳一层一层的积累成形。研究人员在大约250万年前铁锰结壳的下层发现了更高浓度的放射性铁60Fe和放射性锰56Mn 。这些沉淀物的存在就是当时地球附近发生过超新星爆炸的证据。图片来源： Dominik Koll / TUM 。
这个被研究的铁锰结壳的中心看起来就像你能想象到的最湿润、最浓郁的巧克力蛋糕。但实际上这些铁锰结壳硬的像岩石一样，简直就是块岩石。

为了在这些外观奇特的铁锰结壳中找到放射性锰53Mn ，研究者们不得不在里面寻找单个原子。他们使用加速器质谱分析法，这是一种可以检测地球水库中放射性锰53Mn的办法是，像发现60Fe那样，用加速器质谱分析法直接计算原子数。作者在他们的论文中这样写道。分页标题
质谱分析方法可以有效地从常见的元素中分辨出罕见的同位素。在这项研究中，研究者在普遍的锰55中寻找锰53 。锰55是唯一“自然产生”且稳定的锰元素同位素。不仅仅锰53的发现很重要，而且锰53的集中也很关键。据设想，某些锰53是作为宇宙尘埃散落地球的，但是这项研究幕后的科研人员发现如此之多的锰53是不正常的。锰53的出现意味着地球的近邻必定发生过超新星爆发，时间大概在250万年前。

“这是超痕量的研究分析， ” 柯斯基因（Korschinek）说道， “我们不仅是在说这里的一些原子。 ”很明显，测量方法不仅可以探测锰53的出现，而且也帮助了解其来源恒星的尺寸。 “但是加速器质谱仪敏感度非常高，我们甚至可以通过测量计算爆发的恒星大约是太阳尺寸的11至25倍， ”他补充道。
艺术家印象中的超新星，是这巨大恒星最终消亡而爆发时那猛烈喷射的气体层。来自NASA/Swift/Skyworks Digital/Dana BerryThat的图片指向一场宏大而极度活跃的爆发。除了超新星源锰53的出现，还有存在着铁60 ，它会有什么效应吗？
爆发太遥远以致于无法导致地球质量减少，但是它可能使地球暴露在宇宙射线的照射之下，这可能会影响气候。

“不过，这可以导致云层形成增加， ”共同作者托马斯·菲斯特曼博士（Dr. Thomas Faestermann）说， “也许这和260万年前开始的更新世、即冰河世纪时期有关。 ”
因此，尽管超新星爆发对地球可能并不意味着恐怖的灾难，确实还是有影响的。
一些研究者认为那时的超新星爆发确实引发了至少是部分的灭绝，即所谓上新世海洋动物灭绝事件（Pliocene marine megafauna extinction）。他们指出不仅出现铁60水平的升高，而且发现了被称为本地泡（Local Bubble）的宇宙特征标志。这是由一次或多次的超新星爆发所致的位于星际物质之间巨大而海绵状多孔的洞。现在锰53的发现只是佐证和加强了这一假设。

大约在250万年前，地球附近发生了一次超新星爆发，而这次爆发，可能是上新世海洋中大型生物灭绝的元凶——巨齿鲨，一种公交车般大小的鲨鱼，作为有史以来最大的食肉动物之一，也可能是在这场浩劫中绝迹。
【超新星|一颗超新星于250万年前在接近地球的危险距离爆炸】研究人员在工作中观察了来自太平洋四处地点的水成型锰铁结壳样品：其中两个来自中途环礁，一个来自多尼采蒂山脊，一个来自中太平洋。样品在1589米（5213英尺）到5120米（3.17英里）按深度逐层取得，每处采集15个，总共60个。
他们比较了由于超新星爆发产生的锰53和一般的锰55的浓度，在绘制比率图时，我们可以很清楚的发现，大约250万年前，铁锰结壳中沉积的锰53量要高得多。
该图显示了研究中按结壳不同深度/时间测得的锰53/锰55同位素比率。

作者在论文中写道：“由于在相同时间范围内的样品检测出铁60的同时，检测到了大量的锰53 ，由此可以推断铁60来源于超新星的爆发” 。因此，我们不仅知道了大约250万年前，地球附近确实发生了超新星爆发，而且我们还首次发现了不稳定的锰55同位素锰53 。
该图还显示了来自所有四个采样区域的合并数据：在垂直轴上的C / C0表示的样品中测得的锰53/锰55比值，在250万年前，这一数字明显上升。因此，锰53是来自同一次超新星爆发的第二个放射性同位素，第一个是以前已检测到铁60 ，这是首次发现超新星爆发中通过核合成形成的锰53 。
关于超新星爆发对地球的影响，科学界一直有着广泛的议论：有人说，它在上述上新世海洋大型动物灭绝中引发了部分物种的灭绝；其他人则说，这可能有助于引发人类向两足动物的进化。
尽管这项研究并未探讨超新星爆发可能对生命造成的影响，但它确实提供了逐渐有利的证据支持超新星爆发的发生。尽管这次爆发几乎只是近距离对地球生命发出的一声呼唤，但它也在警示着我们：地球可能每8亿年就会进入超新星爆发的杀伤范围。
宇宙中真的有倒计时吗？
作者：EVAN GOUGH
FY：Astronomical volunteer team
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