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10秒差距（约33光年）范围内的恒星。该地图基于盖亚空间天文台的数据，并参考了科学文献中的其他资料。主星属于AK光谱类型的恒星系统均有标注。还包含10秒差距内已知的氢云，包括两个白矮星HII区。图片来源：Galaxymap.org。

南极冰中的星尘——源于太空中的巨大云团，是恒星爆炸后留下的——揭示了铁60的存在。这种物质在地球上不会自然形成，但超新星会产生它。 对几万年前的冰芯进行研究发现，这段时间内铁60的含量有轻微变化。这表明我们的太阳系已经在超新星碎片云中穿行4万到12.4万年。 过去铁60的含量比现在稀疏，因此看来我们仍在穿过其中一片星际云。所以铁60有助于追踪我们在宇宙中的路径。

多米尼克科尔，澳大利亚国立大学

南极洲的星尘表明地球穿过了超新星云

当你想到外太空时，你可能会想象星星、行星和月球。但太空的大部分区域都充满了气体云、等离子体云和星尘……或者说星际云。

在我们银河系的局部区域，就存在着一个由大约15个独立星际云组成的复合体。太阳系目前正穿越其中一个，它被恰当地命名为本地星际云。科学家认为这些云的起源和历史与恒星的诞生和死亡紧密相连。但我们可以在地球上一个你可能想不到的地方看到它们的痕迹：南极冰。

我和同事们一直在研究星尘——即超新星爆炸后留在太空中的尘埃——被困在古老的南极冰雪中。这种尘埃能让我们追溯太阳系周边区域的历史，包括太阳系本身。

在同行评审期刊《物理评论快报》近期发表的一项新研究中，我们发现了一个微妙的线索，揭示了过去8万年里太阳系在本地星际环境中的运动。

这块来自南极洲的冰芯含有来自超新星（即爆炸的恒星）的星尘。一项分析发现了一种名为铁60的物质，它是铁的一种同位素。铁60在地球上并非自然存在。它在南极冰中的存在表明我们的太阳系曾穿过一片超新星碎片云。

低头看天空

天文学通常向外探索。望远镜收集来自遥远恒星和星系的光线，使我们能够观测跨越广阔时空的事件。通过这些观测，我们可以推断恒星如何诞生与死亡、元素如何形成以及宇宙如何演化。

我们的方法彻底颠覆了那个想法。

不是观测到达我们这里的光，而是在地球上研究爆炸恒星的残骸。作为宇宙熔炉，恒星在其核心锻造出多种元素，从碳、氧到钙和铁。这包括稀有同位素（化学元素的变体），如铁60。

大质量恒星在生命末期爆发成超新星时，这些元素会飞入太空并成为星际尘埃。

，以便我按照要求完成。

这种尘埃的微小颗粒随后在星系中漂移，偶尔会到达地球表面。放射性铁60是恒星爆炸的指纹，嵌在这些颗粒中。通过在地球的地质档案中寻找这些原子，我们可以在超新星等天体物理事件的光消失很久之后探测到它们。

这就是南极洲如此珍贵的原因。它的积雪缓慢堆积且基本保持未受干扰，形成了可追溯至数万年的分层记录。每一层都捕捉到了当时存在于我们宇宙邻域中的物质的快照。

在南极洲寻找星尘

当我们研究了南极洲500公斤（1100磅）的近期积雪时，意外发现了这种罕见的放射性同位素。它来自哪里呢？近期并没有近地超新星爆发。

但是我们的太阳系周边区域分布着15片云，太阳系目前正穿过其中至少一片。云团中的星尘是否在等待地球将其扫过并收集？如果是这样，那么地球收集到的星尘数量应该与其结构有关：云团密度越大，所含的铁60就越多。这曾是我们作出的有根据的推测。

很快，一些科学家提出了其他解释。数百万年前，地球受到了来自大型超新星的大量铁60的轰击。南极雪中的铁60是这一信号的最后残余，还是其回响？一场雨变成了毛毛雨？

为了找出答案，我们分析了一块300公斤（660磅）来自远古时期的南极冰样。这个过程非常耗时费力。首先我们需要融化冰块，然后对其进行化学处理，以分离出微量的铁，包括来自星尘的铁60。

接下来，我们在澳大利亚国立大学重离子加速器设施中，利用加速器质谱法这一灵敏的原子计数技术，对铁60的单个原子进行了计数。

预期很明确：基于此前对南极表层积雪和数千年历史的海洋沉积物的测量，我们推测铁60的沉积会维持在某个稳定水平。

结果

相反，我们发现的更少。不是零，但明显低于我们的预期。

这个结果表明，在那段时期到达地球的星际尘埃较少。这在相对较短的天体物理时间尺度上是一个显著的变化，与数百万年前落在地球上的铁60沉积物的长时间尺度不符。相反，我们需要为这种同位素寻找一个更小、更局部的来源。

猎户座分子云复合体是一种星际云。图片由美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院提供。

一个恰当的故事

自然，天文学家也对太阳系周围的云团相当感兴趣。此前，一项重建云团历史的研究得出结论，它们很可能起源于一次恒星爆炸。此外，研究发现太阳系从4万到12.4万年前的某个时间点开始一直在穿越本地星际云。

如果这是正确的，我们会预期地球上铁60的含量应该在某段相应的时期内发生过变化。

这正是我们在南极洲的研究结果所显示的。

不过，这个说法并不完全站得住脚。如果这些云层确实直接来源于一颗爆炸的恒星，那么我们预期在南极冰层中会发现比实际观测到多得多的铁60。

不过，这些云在地球的地质记录中留下了印记。如果我们更深入地研究并分析更古老的冰层，或许很快就能解开这些本地星际云的谜团，揭示它们完整的历史和未知的起源。

多米尼克科尔，澳大利亚国立大学核物理学荣誉讲师

关键结论：南极洲的星尘揭示了一种并非地球上自然产生的元素的存在。这种元素是在超新星中形成的。通过观察这种物质在冰芯中出现的时间段，我们可以知道地球何时穿过了这片超新星碎片云。

相关知识

超新星云是大质量恒星末期发生超新星爆炸后，抛射出的大量高温气体与尘埃在宇宙空间扩散形成的云状结构。它富含铁、氧等重元素，是孕育新恒星和行星系统的重要原料，也是研究恒星演化与宇宙化学组成的关键对象。

BY: EarthSky Voices

FY: AI

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