承平洋是地球上最大最深的海洋,其面积占到地表的三分之一,平均深度达到了3970米,良多区域都是人类不曾探测过的。按照《科学》(Science)杂志刊载的一项新研究[1],在承平洋下方1600米(约1英里)的岩石中,科学家发现了630万年前不应有的工具——铁-60(Fe-60)和钚-244(Pu-244),它们都不是来自于地球。
铁是地球上很是丰硕的元素,在地壳元素占比中位列第四(4.75%),地球中间仍是一个大铁球,但为什么此次发现的铁-60不是来自于地球上的呢?钚-244又有什么出格之处呢?
今朝,元素周期表中已经有118元素,此中94种元素存在于天然界中,其他元素则是经由过程人工合当作出来的。那么,地球上原本就存在的元素是来自于哪里呢?
天然元素在地球降生之初就已经存在了,此中1号元素氢、2号元素氦和3号元素锂是来自于138亿年前的宇宙大爆炸,28号元素镍及其之前的其他元素本家儿要来自于恒星内部的核聚变反映,别的更重的元素则是来自于超新星这样的宇宙高能事务。这些元素组成了地球上的万物,也包罗人类,所以我们从某种意义上来说皆为星尘。
铁是26号元素,大质量恒星的核聚变反映终点,它们的呈现会打破恒星内部的流体静力学均衡,从而引爆超新星。铁原子核中存在分歧数目的中子,其同位素多达34种,但只有四种是不变的,此中最多的是铁-56。
铁-60的原子核比铁-56多出了4个中子,这使其变得很不不变,很是轻易发生衰变,半衰期只有260万年。地球形当作至今已经长达45亿年,若是地球降生之初就有铁-60,那么,它们早就在地球漫长的汗青长河中衰变完了。若是在天然界中发现铁-60,它们必定是在不久的曩昔才来到地球上。
另一方面,94号元素钚是一种超铀元素,它们是自然存在最重的元素。其同位素之一的钚-244半衰期为8000万年,这意味着它们也早已在地球上衰变殆尽。若是地球上此刻还有钚-244,它们必然是来自于天外。
此次铁-60和钚-244的发现得益于日本一家石油勘察公司,他们那时在承平洋一处海底进行钻探,挖到了地壳下面1.6公里深的岩石。颠末科学家的判定,确认发现了铁-60和钚-244。但数目极其稀少,就连毫克都没法论,仅有几百个原子。
尽管如斯,这个发现仍然让科学家感应冲动。这两种罕有放射性元素的发现,意味着它们都是外星物质。那么,它们事实来自宇宙中的哪里呢?
这两种元素的来历并不简单,它们都是发源于一种惊人的宇宙灾难事务——超新星爆发。固然太阳内部也在进行核聚变反映,但对于太阳这样的中低质量恒星,没有能力合当作出铁这样的重元素。只有质量高于太阳8倍的大质量恒星,最终才汇合当作出铁。这些大质量恒星最后会爆发当作超新星,刹时释放出太阳平生所能发生的庞大能量,由此继续合当作更重的元素。
天文学家猜测,大约630万年前,距离地球大约250光年的处所呈现了超新星爆发,该超新星合当作出了大量的重元素。跟着爆炸的冲击波,这些重元素被散播到宇宙遍地,此中一些来到地球上,并在承平洋底部不竭沉积。那时,这颗超新星极其敞亮,若是那时地球上有人类,他们在白日直接用肉眼就能看到它。
此外,先前发现1.3亿光年外两颗中子星的碰撞事务表白,这种比超新星更猛烈的宇宙事务也汇合当作出重元素,钚-244这样的超铀元素可能本家儿要来自于此。
但不管如何,这项发现再一次提醒,我们都曾是上一代大质量恒星的一部门,我们都是来自星尘。
参考文献
[1] A. Wallner, M. B. Froehlich, M. A. C. Hotchkis, et al. 60Fe and 244Pu deposited on Earth constrain the r-process yields of recent nearby supernovae, Science, 2021, 372, 742-745.







