宇宙中最为壮丽的烟花_风闻

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当你晚上仰望星空的时候，有没有想过这些满天的繁星其实是有生命的？当它们走到生命尽头的时候，会以不同的方式结束自己的生命。超新星爆发就是恒星结束自己生命的一种方式，它用极其绚丽的烟花为自己的一生闭幕。在超新星爆发过程中，恒星会在瞬间释放大量的能量，亮度也随之剧增，以至于在整个银河系中都能看见它的光辉，可以称之为“宇宙中最为壮丽的烟花”。

超新星爆发后形成的蟹状星云

超新星的巨大威力  

在超新星爆发过程中瞬间释放的能量高达1046焦耳。小伙伴们可能对这个数字没有什么直观的概念。还是举个例子吧，看过《流浪地球》的小伙伴们对电影中的“行星发动机”肯定印象深刻吧。为了推动地球逃离太阳的引力束缚，全球各地兴建了大量行星发动机，就是为了给地球加速到第三宇宙速度（16.7km/s）。

地球脱离太阳系后，“行星发动机”全功率开启，将用五百年的时间加速至光速的千分之五。可见要让地球去流浪还是非常困难的（废话，地球辣么大，肯定困难啊！）。那么假如超新星爆发中释放的能量全部用来给我们的地球加速，可以加速到多少呢？答案是298300km/s，也就是99.5%的光速！

这下小伙伴们对超新星爆发的威力有点概念了吧。可以说，我们用超超超超级核爆来形容超新星爆发一点都不为过。

超新星爆发释放的能量可将地球加速至近光速

地球附近的超新星爆发

超新星爆发在整个银河系中并不多见，大约每世纪1~2个的样子。在几百万年以前，地球附近就可能发生过超新星爆发事件！听起来可能有点骇人听闻，可我们科学家说话是讲证据的。那么，我们是怎么知道那么多年以前发生的超新星爆发事件呢？这里我们还得感谢铁元素的一个同位素：铁-60。

提到铁大家并不陌生，日常生活中的铁到处都是，我们平常接触到的铁大部分（90%以上）都是铁-56，另外还有少量的铁-54，铁-57和铁-58。可见我们日常生活中所接触到的铁里面是没有铁-60的。这是因为它的半衰期跟地球的年龄比起来实在是太短了，只有大约260万年。也就是说每过260万年，铁-60的数量就会减少（衰变掉）一半，而目前地球的年龄是大约45亿年，可见即使一开始地球上有铁-60存在，到现在也都衰变完了。

然而有趣的是，科学家利用非常灵敏的加速器质谱技术，在太平洋海底的岩石表层里面居然发现了微量的铁-60同位素的存在（每个样品中发现了约几十个铁-60原子）。而且这些铁-60原子并不是均匀分布在这些岩石样本中的，而是只存在于某一特定深度下，这就引起了科学家们的极大兴趣。

我们知道，海底岩石中不同深度的样本记录了不同年代的考古学信息，就像树的年轮一样，记录了不同年份的气候情况。既然这些铁-60原子不可能来自于形成地球的“原材料”，那么它们又是哪来的呢？又为什么会出现在地球上呢？

目前最合理的解释是，地球上所发现的这些铁-60是来自于很久以前地球附近发生的某次超新星爆发事件。科学家通过分析铁-60原子在样本中出现的深度信息发现，该超新星爆发事件出现在大约3百万年以前。 无独有偶，科学家们分析了上个世纪阿波罗号探月飞船带回来的月球表面样本，也同样发现了铁-60的痕迹，因此地球附近发生过超新星爆发的猜想得到了进一步的证实。

海底岩石样本中不同年代（深度）处铁-60的含量

铁-60的合成

好奇的小伙伴可能会问，铁-60是怎么产生的？它们又是怎么跑到地球上的呢？

这个，故事还得从头说起。在恒星形成的时候，形成它的“原材料”中就有微量的铁元素，这些铁元素的成分和我们日常生活中的铁类似，是不含有铁-60的。在恒星演化的某些阶段中，这些铁元素中的铁-58会吸收一个中子，变成铁-59。而铁-59则有两条路可走：一是通过β衰变变成钴的同位素钴-59；二是它会再吸收一个中子变成铁-60。这样在恒星中就实现了铁-60从无到有的奇妙变化。

当恒星演化到最后阶段时，它会通过超新星爆发向宇宙中喷撒出大量物质，其中就包括铁-60同位素。如果这个超新星爆发事件距离地球足够近的话，有些铁-60原子就会飘落在地球上，最终在3百万年之后被科学家所发现。

细心的小伙伴可能会发现，虽然铁-59有两条路可走，但只有其中一条路会才变成铁-60，另一条路是通往钴-59的。那么铁-59到底更喜欢走哪条路呢？万一它更喜欢变成钴-59怎么办？那岂不是就不会有铁-60了吗？

为了回答这个问题，科学家们必须通过实验精确测量铁-59的β衰变速率以及它吸收中子的速率，通过比较二者的速率大小，就可以确定铁-59走这两条路的分支比，这样我们才能更清楚的知道地球上这些天外来客铁-60到底是哪来的，它们的故乡距离地球到底有多远，甚至确定它们是来自天上的哪颗星星。

该项研究内容吸引了天文学家，天体物理学家及核物理学家浓厚的研究兴趣，也是目前国际上的研究热点之一。 

从铁-58到铁-60的合成过程示意图

超新星爆发对地球的影响

此外，3百万年前，那颗超新星爆发后，来光顾我们地球的可不仅仅是铁-60哦，还有各种各样其它元素的同位素，以及大量的高能γ射线等。而这些高能γ射线可导致大气上层的氮气与氧气发生反应生产氮氧化物，最终导致臭氧层减少，使得地球上的生物受到强烈的紫外线照射；同时来自超新星的辐射还会引起大气层的电离，可能导致雷电和其他一些列效应，这对当时地球的生态环境和全球气候肯定是造成了不小的影响。

有趣的是，大约在同一时期（250万年以前），全球气候也发生了剧烈变化，由较暖的上新世过渡到了较冷的更新世（亦称冰川世），而人类也随之出现。虽然目前我们尚不能确定超新星爆发和更新世的出现是否存在联系，但这无疑是一项非常有意思的研究。

超新星爆发影响全球气候

来源：中国科学院近代物理研究所