罕见的同位素铁-60是在大规模的恒星爆炸中产生的。只有非常少量的这种同位素从遥远的恒星到达地球。现在,慕尼黑工业大学(TUM)的一个研究小组首次在南极的雪中发现了铁-60。科学家们认为铁同位素来自星际邻居。
每年降落到地球上的宇宙尘埃的数量在几千到一万吨之间。大多数微小的颗粒来自太阳系内的小行星或彗星。然而,一小部分来自遥远的恒星。其中所含的铁-60同位素没有天然陆地来源;它完全起源于超新星爆炸或宇宙辐射与宇宙尘埃的反应。
南极雪环游世界
20年前,慕尼黑工业大学的一个研究小组在深海沉积物中发现了地球上存在铁-60的第一个证据。冈瑟·科尔斯奇内克(Gunther Korschinek)博士是该团队的科学家之一,他假设,在纯净的、未受污染的南极雪中也能找到恒星爆炸的痕迹。为了验证这一假设,阿尔弗雷德·韦格纳研究所的塞普·基普斯图尔博士在南极的一个集装箱定居点科南站收集了500公斤的雪,并将其运到慕尼黑进行分析。在那里,慕尼黑工业大学的一个团队融化了雪,并将融水从固体成分中分离出来,然后在赫姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫中心(HZDR)使用各种化学方法进行处理,这样,后续分析所需的铁含量就在毫克范围内,样品就可以送回慕尼黑。
来自慕尼黑工业大学核、粒子和天体物理学研究领域的科尔斯奇内克和多米尼克·科尔利用慕尼黑附近加兴的加速器实验室在样品中发现了五个铁60原子。“我们的分析使我们排除了宇宙辐射、核武器试验或反应堆事故作为铁-60来源的可能性,”科尔说。“由于地球上没有这种放射性同位素的天然来源,我们知道铁-60一定来自超新星。”
星尘来自星际邻居
研究小组能够相对精确地确定铁-60沉积在地球上的时间:分析的雪层年龄不超过20年。此外,发现的铁同位素似乎不是来自特别遥远的恒星爆炸,因为如果是这样的话,铁60尘埃就会在宇宙中消散得太多。根据铁-60的半衰期,任何来自地球形成的原子到现在都已经完全衰变了。因此,科尔假设南极雪中的铁60来自星际邻居,例如来自我们太阳系目前所在的气体云的积累。
“我们的太阳系大约在4万年前进入了其中一个云,”科尔斯奇纳克说,“并将在几千年后离开它。如果气体云假说是正确的,那么来自4万年以上冰芯的物质就不含有星际铁60,”科尔补充道。“这将使我们能够验证太阳系向气体云的转变——这对研究太阳系环境的研究人员来说将是一个突破性的发现。”
故事来源:
材料所提供的慕尼黑工业大学(TUM)。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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