南极现神秘铁元素! 来源成谜, 与超新星爆发有关?

“究天人之际，通古今之变。”------《史记》

南极洲，这片冰雪覆盖的大陆，最近在科学界掀起了一场轩然大波。科学家们在这里发现了一种神秘的铁元素——铁60（Fe-60），这一发现不仅引起了广泛关注，还伴随着诸多未解之谜。铁60不仅现身南极冰层，还在太平洋、大西洋的深处沉积物以及月球样本中出现。这种元素广泛存在的现象，让科学家们对其来源充满了疑惑和好奇。

铁60的神秘面纱

铁60（Fe-60），相较于我们熟悉的铁56（Fe-56），多了4个中子。它是一种放射性同位素，具有约260万年的半衰期，最终会衰变成镍60（Ni-60）。令人费解的是，地球上的铁60出现了两个峰值时间段：约220万年前和650万年前。相比太阳系形成至今的约46亿年历史，这两个时间点显得尤为特殊。

太阳系在形成时可能包含上一代超新星爆发的物质，但这些物质在太阳系形成初期就已经全部衰变消失了。因此，铁60的存在暗示它并非太阳系本地产物，而是来自外部。

铁60的来源

科学家们对铁60的来源进行了持续探索。在地球和月球的样本中，他们发现了铁60的踪迹，并对其来源进行了初步推测。2024年6月10日，《自然天文学》（Nature Astronomy）期刊上发表了一篇由德国慕尼黑工业大学（TUM）和澳大利亚国立大学（ANU）合作的研究论文《近距离超新星遗迹在地球和月球上的铁60信号》，提出了一种新假设：铁60可能来源于超新星爆发。

研究团队通过分析南极冰层样本，发现了铁60的痕迹，其浓度高达每克冰10^-15个原子。这一发现与之前在深海沉积物和月球岩石中检测到的铁60数据相吻合，这些样本中的铁60浓度也具有相似的峰值。研究团队提出，这些铁60可能是由近距离的超新星爆发产生的。然而，这一假设面临一个困境：如果铁60来源于近距离的超新星爆发，地球上应该会有相应的历史记录，比如古代文明留下的天文观测记录，但实际上并没有。

为了解释这一矛盾，科学家们开始寻找其他可能性。他们注意到，铁60的峰值出现的时间与地球历史上的某些气候变化事件相吻合。这引发了科学家们对铁60与地球气候之间可能存在的联系的探讨。然而，这一假设仍然需要进一步的研究和证据来支持。

日球层的缩小与铁60之谜

日球层是保护太阳系免受星际介质侵袭的一个磁场泡，其大小和形状对太阳系的保护至关重要。2023年，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与美国宇航局（NASA）的联合团队通过观测发现，当太阳系绕银心公转时，可能会遇到稠密的分子云，导致日球层被压缩，形状变得像彗星。

研究人员的新发现表明，日球层可能曾经缩小，使得距离不太近的超新星介质能够袭击太阳系，从而解释了铁60的来源。他们利用计算机模拟了太阳系在银河系中的运动轨迹，发现每隔几百万年，太阳系就会经过一些稠密的分子云区域。这些分子云会对日球层产生压缩作用，降低其保护能力。

研究人员认为，天猫座（Lupus）的一片分子云可能是导致220万年前日球层缩小的原因。他们正在寻找650万年前太阳系可能经过的分子云，以进一步验证这一假设。如果找到这片分子云，将有力地支持日球层缩小导致铁60侵入的假设。

超新星爆发与太阳系的关联

超新星爆发带来的铁60需要距离太阳系大约10秒差距（约32.6光年）才能达到观测上的丰度。这意味着超新星爆发与太阳系之间的关联并不紧密。然而，当日球层缩小时，超新星介质能够更容易地侵入太阳系，从而带来铁60。

科学家们利用天文观测数据和计算机模拟，探讨了在日球层缩小的情况下，超新星爆发如何与太阳系产生关联，以及这种关联对铁60分布的影响。他们发现，当日球层缩小时，超新星介质可以更加容易地进入太阳系，并在地球和月球上留下铁60的痕迹。这一发现为解释铁60的来源提供了新的线索。

未解之谜与未来探索

虽然我们对铁60来源的研究取得了一些进展，但仍有许多未解之谜。例如，650万年前太阳系可能经过的分子云尚未找到。未来的研究方向包括继续寻找太阳系可能经过的分子云、深入研究超新星爆发与太阳系的关联，以及探索其他可能的铁60来源。

此外，科学家们还计划利用更先进的观测设备和计算机模拟技术，对铁60在太阳系中的分布和传播进行更深入的研究。他们希望通过这些研究，能够揭开铁60来源的神秘面纱，为我们了解太阳系的演化和历史提供更多的线索和证据。