南极冰层中星尘揭露8万年前宇宙奥秘

南极冰藏星尘揭开古老宇宙神秘面纱

隐藏在古老南极冰层中的一种放射性同位素或许可以追踪太阳系穿过附近星际物质云的轨迹。图片来源：阿尔弗雷德韦格纳研究所埃丝特霍尔瓦特

南极洲的冰层保存了来自远古恒星爆炸的铁60痕迹，帮助科学家追踪太阳系在星际云团中的运动及其所经历的宇宙环境变化。

当你想到外太空时，脑海中浮现的往往是恒星、行星和卫星。但宇宙空间的很大一部分其实充斥着气体、等离子体和星际尘埃组成的云团——即星际云。

在我们银河系的本地区域，存在一个由大约15个单独的星际云组成的复杂结构。太阳系目前正穿越其中的一个，被恰当地称为本地星际云。这些云的起源和历史被认为与恒星的诞生和死亡紧密相关。但我们可以看到它们的痕迹，就在地球上一个你可能意想不到的地方——南极冰层。

我和同事们一直在研究被困在古老南极积雪和冰层中的星尘，以追溯我们太阳系周边区域（包括太阳系本身）的历史。

在发表于《物理评论快报》的一项新研究中，我们发现了一条微妙的线索，它揭示了过去8万年里我们的太阳系在本地星际环境中的运动情况。

在地球上研究超新星残骸

天文学通常着眼于外部世界。望远镜收集来自遥远恒星和星系的光线，使我们能够观测跨越广袤时空的事件。从这些观测中，我们可以推断出恒星如何诞生与消亡、元素如何形成以及宇宙如何演化。

我们的方法将这一理念彻底颠覆。

我们不是去观测射向我们的光线，而是在地球上研究爆炸恒星的残骸。作为宇宙熔炉，恒星在其核心锻造出许多元素，从碳、氧到钙、铁。这其中包括铁60等稀有同位素（化学元素的变体）。

大质量恒星在生命末期爆发成为超新星时，这些元素会被喷射到太空中，变成星际尘埃。

猎户座分子云复合体是一种星际云。来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院

南极冰——银河系档案库

这种尘埃的微小颗粒随后在星系中飘荡，偶尔会抵达地球表面。放射性铁60是恒星爆炸的指纹，它就存在于这些颗粒之中。通过在地球上的地质档案中寻找这些原子，我们可以在超新星等天体物理事件的光线消失很久之后，对其进行探究。

这就是南极洲如此宝贵的原因。那里的雪堆积缓慢，且基本上未受扰动，形成了可以追溯到数万年前的分层记录。每一层都记录下了当时我们所在宇宙区域存在的物质状况。

当我们对南极洲的500千克新鲜积雪进行研究时，我们意外地发现了这种罕见的放射性同位素。它从何而来？近期并没有发生近地超新星爆发。

但我们的太阳系附近有15个星际云，目前太阳系至少正在穿过其中一个。星际云中的星尘会等着被地球捕获吗？如果会，那么地球收集到的星尘数量应该与其结构有关：云的密度越大，其中所含的铁60就越多。这是我们当时的推测。

铁60信号的奥秘

不久，其他解释也被提出。数百万年前，地球曾接收来自巨大超新星的铁60雨。南极雪中的铁60是否是这一信号的最后残余或回响？一场倾盆大雨如今已化作细雨？

为了找到答案，我们分析了一块重达300千克的南极冰块，其形成时间可追溯至4万到8万年前。这个过程十分艰巨。需要将冰融化并进行化学处理，以分离出微量的铁，包括来自星尘中的铁60。

随后，我们利用澳大利亚国立大学重离子加速器设施的加速器质谱这一高灵敏度原子计数技术，对铁60原子进行了单原子计数。

预期很简单：根据此前对南极洲地表积雪以及有几千年历史的海洋沉积物的测量，我们预计铁60的沉积会处于一定的稳定水平。

evidenceofsolarsystemmovement为中文：太阳系的运动证据。如果内容过时了，请帮我改成非时效性的内容。内容中不能出现过时很久的日期（如不能大于2周），我只要纯中文（也就是一一对照的译文），回答的时候其它都don‘tneed我只要译文，另加什么说明类型的都don‘tneed，如（注。），注意避开国内政治敏感的句子，如果有，请帮我改写为非国内政治敏感的句子，如果遇到广告，有广告的，don‘ttranslate，就直接回答这5个字即可，其它的don‘thave。

相反，我们发现的数量较少。并非为零，但明显低于预期。

这一结果表明，当时到达地球的星际尘埃减少了。这种变化在相对较短的天体物理时间尺度上显得尤为显著，与数百万年前抵达地球的铁60同位素沉积所对应的长期时间跨度不符。因此，我们需要寻找一个更小、更局部的同位素来源。

自然，天文学家对太阳系周围的云团也颇为感兴趣。一项对这些云团历史进行重构的研究得出结论：它们极有可能起源于一次恒星爆炸。此外，研究人员还发现，太阳系自4万至12。4万年前的某个时间起，就一直在穿越本地星际云。

如果正确的话，我们应期望在地球收集到的铁60数量应该在相同的时间段内发生变化——大约在40，000到124，000年前。

南极冰层揭示星际历史

这正是我们在南极洲的研究结果所显示的内容。

不过，这个故事并不完全吻合。如果这些云团确实直接源自一颗爆炸的恒星，那么我们在南极冰层中观测到的铁60含量应远高于实际测得的数值。

然而，这些云被印刻在了地球的地质记录中。如果我们深入研究并分析更古老的冰，我们或许很快就能解开这些局部星际云的谜团，揭示它们的完整历史和未知起源。

参考文献10。1103nxjqjwgp

改编自最初发表于《对话》的一篇文章。

相关知识（天文术语）

星尘是宇宙中恒星演化、超新星爆发等过程产生并散布在宇宙空间的微小颗粒物质，主要包含各种元素和化合物。它们是构成新恒星、行星乃至生命的基础材料。当我们仰望星空，其实某些星尘或许就是遥远星体逝去后留下的痕迹，充满着神秘与无限可能。

BY: Dominik Koll， Australian National University

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自： https://scitechdaily.com/stardust-buried-in-antarctic-ice-exposes-an-80000-year-old-cosmic-mystery/

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