我们的海洋为超新星中的元素提供了新的见解

作者:赖鹪

<p>我们对超新星中重元素产生的理解,在我们的太阳系之外的爆炸恒星,可能需要改变我们所做的一些发现,我们已经看到了不是天空,而是在我们的海洋深处,超新星爆炸是我们银河系中最猛烈的事件之一并且被认为产生了生命必需的元素,如铁和碘,以及自然界中存在的一些最重的元素当一颗恒星超新星爆炸时,这些重元素会像灰尘和碎片一样被抛入太空</p><p>这种材料是新生产的或已经可以从以前的恒星燃烧阶段获得,返回到星际介质并可用于新恒星例如,我们的太阳系是许多前一代恒星的产物</p><p>星际尘埃和陨石形式的外星物质正在进入太阳系,因为它穿越银河系中的一些碎片实际上可以在数百万年内传播到地球并定居为银河系陆地档案中的灰尘,如深海沉积物或深海结壳在非常稳定的条件下,这种物质可以在那里捕获数百万年我们寻找地球上发现的重元素宇宙生成的证据,结果本周公布在自然通讯中这些元素的位置和生产率仍然是一个悬而未决的问题我们知道最重元素的生产需要爆炸性场景 - 例如超新星 - 但可能还有其他潜在的候选者这样的星系粒子的数量预计最近到达地球的爆炸非常小因此,我们必须寻找超新星产生的独特外星特征,例如铅,金或汞,但这些在地球上也很丰富因此,这些元素不适合作为宇宙尘埃的标记我们在远离任何一个大约5,000米深的海底寻找外星指纹土壤侵蚀和河流沉积物流入的陆地颗粒接近地面颗粒会稀释外星人的特征我们的档案积累了来自海洋的微量元素以及可追溯到2500万年前的星际粒子我们搜索了一种特定的钚同位素(钚-244)在这样的深海档案中这种钚同位素是一种半衰期为8000万年的放射性核素,并且在地球上不是天然存在的</p><p>因此,它是宇宙和爆炸性元素合成的敏感标志</p><p>与较轻的元素相比,它是在这种爆炸性事件中专门生产它通过其衰变它也作为放射性时钟在陆地档案中存在这种放射性核素告诉我们它来自太空我们知道Pu-244存在于地球和太阳系形成大约450亿年前但是那个自太阳系形成以来,Pu-244在很长一段时间内已经腐烂</p><p>因此,我们在地球上发现的任何Pu-244都必须如此在最近发生的爆炸性事件中创造 - 更具体地说,在过去的几亿年中我们分析了大约2千克来自太平洋的深海结壳因其钚含量而由于预期的外星原子原子数量很少在我们的样本中,应用了最敏感的检测这种放射性核素的技术我们使用了一种特殊的原子计数技术,称为加速器质谱(AMS)</p><p>这种技术以放射性碳(碳-14)测年而闻名,所以我们用它来检测杂散Pu-244的这种技术能够测量钚的灵敏度相当于从一个大湖的总水量中过滤一个盐粒,例如中欧最大的湖泊日内瓦湖令人惊讶的是,我们发现Pu少了100倍-244比连续超新星生产的建议似乎最重的元素,如钚,铀或钍,不是在标准中生产的d超新星爆炸 - 至少在过去的几亿年中我们的数据表明,最重要元素的产生需要罕见的事件这可能是超新星的一个特定子集,也可能是两个中子星的合并使它们成为后者的100到1,000比核心坍缩超新星更少的频率,但它们巨大的爆炸可以产生足够数量的最重元素因此,重元素生产似乎是一个非常罕见的过程 我们知道,当数十亿年前太阳系和地球形成时,存在钚等重元素,由于半衰期长,铀和钍仍然存在因此,这种爆炸性和罕见事件必定已经发生</p><p>在早期太阳系的时间和空间中有趣的是,来自那些最重要元素(如铀和钍)的放射性衰变提供了驱动大陆运动和硫化作用的大部分热量</p><p>鉴于它们的起源被认为是来自如此罕见的爆炸事件,....