从尘埃到流星的外层空间物体经常落在地球上

资讯2021-10-06 12:36:37宣壮倩
导读一个科学家小组从南极洲带回了500公斤新鲜的雪,融化了它,然后筛选出剩余的粒子。他们的分析产生了一个惊喜:雪中含有大量的铁,而铁不是
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一个科学家小组从南极洲带回了500公斤新鲜的雪,融化了它,然后筛选出剩余的粒子。他们的分析产生了一个惊喜:雪中含有大量的铁,而铁不是地球上自然产生的。

其他科学家此前在深海地壳中发现了同样的稀有铁同位素。它被称为铁-60,比地球上最常见的元素多四个中子。但是地壳中的铁60可能在几百万年前就已经沉积在地球表面,而不是在过去二十年在南极洲的雪中发现的。

“这是第一个证明有人看到了最新情况的证据,”多米尼克科尔说,他是堪培拉澳大利亚国立大学的物理学家,也是这项研究的主要作者。该团队本周在《物理评论快报》杂志上发表了他们的发现。

从尘埃到流星的外层空间物体经常落在地球上,但它们通常是由与地球相同的材料制成的,因为太阳系中的一切,包括太阳本身,都是由几十亿年前相同的积木组装而成的。因为铁-60不是那些常见的材料之一,它必须从太阳系之外的某个地方到达。

“[星际]流星是非常罕见的事件。然而,一个物体的尺寸越小,它就越富有,”哈佛大学天文学家阿维勒布说。尘埃粒子应该更频繁地降落在地球表面,但要从周围无数的其他粒子中清除它们是一项艰巨的任务。

然而,在南极洲,研究人员需要考虑地球同位素的可能来源,例如核电站和核武器试验。科尔和他的同事们估计了核反应堆、测试和事故(如2011年福岛灾难)能产生多少铁-60,但他们的计算微不足道。通过研究锰-53等其他同位素,他们还排除了宇宙射线的任何重要贡献,宇宙射线在与尘埃和陨石相互作用时会产生铁-60。

科宁站是南极洲的集装箱安置区,附近发现了铁-60的雪样。图片来源:s. Kipfstuhl/AWI

剩下的是比预期多几百倍的铁同位素。“这真的太过分了,”科尔说。

马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的地球化学家Bernhard Peucker-Ehrenbrink也认为,Koll的团队显然发现了大量的星际铁。“进行这些测量非常困难。你基本上计算了单个原子,”并权衡了背景辐射的贡献。“从半吨冰中提取冰不是一件小事,”他说。

Koll和他的同事专注于铁60,因为它很稀有,但不太稀有,而且寿命很长,半衰期为260万年。许多其他可能来自星际落石的同位素是如此不稳定,半衰期如此之短,以至于科学家无法在它们衰变和消失之前找到它们。

除了所有的光和热,恒星在有生之年还会抛出各种微小的粒子。但是当恒星更年轻时,它们通常会放弃较轻的金属,如碳和氧。(天文学家倾向于称比氦大的东西为“金属”。)衰老、大质量恒星和某些类型的超新星爆炸已经花费了数千年的时间,将大核合并成更大的核,这可以喷射出更重的金属粒子,包括铁-60和它的稳定表亲铁-56。铁通常是恒星产生能量时产生的最后一种元素。在它最后的生命之后,它会爆炸。然而,只有比我们太阳大几倍的恒星才能构建铁同位素,这意味着在南极洲发现的铁60来自太阳系之外。

科尔说:“它一定是一颗不会杀死我们的超新星,但它不能太远,也不能在太空中被稀释。”

这意味着我们的星球可能在穿过本地星际云(也称为本地绒毛)时拾取了杂散粒子。这个跨度为30光年的区域,是太阳系经过和即将退出的地方,可能是由大质量恒星爆炸将外层的热气吹向太空而形成的。

然而,我们的恒星附近并没有超新星,但很难准确确定富含同位素的尘埃来自哪里。科尔希望更多的数据,如更深的冰核和更古老的尘埃,可以增加更多的故事。这样的研究将进一步探索过去,并更准确地揭示这些外星尘埃何时开始燃烧我们的星球。

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