南极雪中首次发现了一种罕见的太空尘埃

研究南极新降雪的科学家在星际尘埃中发现了一种罕见的铁同位素,表明尘埃是最近才出现的。这一发现可能为我们提供有关银河系附近恒星爆炸历史的重要信息。

我们知道宇宙尘埃一直在向地球漂移,这些尘埃是恒星和行星形成过程中产生的微小碎片,有时是数十亿年前形成的。南极洲是一个寻找这种尘埃的好地方,因为它是地球上最未受破坏的地区之一,这使得寻找并非源自地球的同位素变得更容易。

在这种情况下,研究人员已经确定的同位素是稀有的60Fe(或铁-60),它是铁的许多放射性变体之一。此前,深海沉积物和细菌化石遗迹中存在的这种铁元素表明,320万至170万年前,地球附近曾爆发过一颗或多颗超新星。

这项新研究标志着最近南极雪中首次发现星际铁60——研究人员说,这些尘埃可能是在过去20年内从天上掉下来的。

澳大利亚国立大学核物理学家多米尼克·科尔在接受媒体采访时表示:“我个人非常惊讶,因为这只是一个假设,即铁60可能存在,而更不确定的是,这个信号是否强大到足以被探测到。”

“当我看到数据中出现了第一个铁60计数时,那是一个非常令人高兴的时刻,因为这意味着我们的整体天体物理图像可能不会太错。”

这幅图是这样的:太阳系目前正在穿越被称为局域星际云(LIC)的地方,这是一个由几片星际尘埃组成的致密星际介质组成的口袋。

如果铁60是近年来在地球上沉积下来的,这就有助于证实我们的银河系邻居及其星际恒星的特殊组成可能是由爆炸的恒星形成的。

进一步的研究应该能够肯定地告诉我们。它还可以帮助我们更好地确定我们在LIC中的位置,以及太阳系穿越它的时间。研究小组在研究报告中写道:“我们预计,在太阳系进入LIC时,铁60的通量将会急剧增加。”

目前的研究涉及到对从南极洲铲起的500公斤(1100磅)雪进行高度敏感的质谱化学分析,这些雪被小心地运到德国——世界上只有两个地方可以进行这种分析。

科尔告诉媒体说:“南极洲基本上没有稳定的铁或其他元素,这对测量60Fe/Fe比值很有帮助。”“雪是用铲子铲走的,并装在零下0°C的储物箱里,以保持雪冻结,直到雪抵达慕尼黑。”

研究人员测量了样品中其他元素同位素的比例,以确保铁同位素确实是星际起源。这使得他们排除了其他可能的起源更接近地球,比如我们太阳系中受到宇宙射线辐射的太空岩石,甚至核武器试验。

我们对宇宙中超新星爆炸的时间和位置了解得越多,就能更好地了解我们周围的宇宙——以及它在地球上留下的足迹。

“这实际上是一件意义深远的事情,”伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的天体物理学家布莱恩·菲尔兹(Brian Fields)告诉媒体,他没有参与这项研究。

“它向我们讲述了我们整个银河系的近代史,以及大质量恒星的生死。”

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