海底发现“外星元素”太阳系历史或需重新审视

研究小组在海洋地壳中发现了放射性60Fe(半衰期为260万年)和钚同位素244Pu(半衰期为8060万年)。

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由澳大利亚国立大学研究人员领导的一个国际小组在海洋地壳中发现了放射性60Fe(半衰期为260万年)和钚同位素244Pu(半衰期为8060万年)。这两种元素不可能在太阳系形成。如果它们来自太阳系的形成阶段，那么其中的60Fe现在应该已经衰变了。但此次发现的244Pu和60Fe的比例较小，这意味着60Fe在很长时间内没有衰变，其比例与地球最近1000万年获得的比例接近，表明近百万年来地球附近的空间很可能发生过暴力事件。超新星和喷流等事件可以产生铁等元素或将其带到地球；钚和其他更重的元素需要通过快中子俘获过程(r-process)产生，而这只能由更极端的天体物理环境提供，比如两颗中子星的合并。这一推论使得科学家需要重新审视附近空间的宇宙环境和太阳系的历史。这项研究发表在5月14日的《科学》杂志上。

科学家在地壳深处发现了来自太空的钚-244，这是一种非常罕见的重金属。这一发现可以揭示恒星中重金属是如何形成的。深海中发现的钚-244同位素可能会与铁-60一起到达地球，铁-60是一种轻金属，在超新星爆炸过程中形成。这一发现表明，在超新星爆炸过程中可能同时产生两种重金属，尽管可能还有其他事件，比如中子星的合并可能形成钚-244的一部分。

了解自然界中的重元素是如何形成的，是物理学中三个最重要的问题之一。比铁重的元素有一半是通过非常容易理解的聚变过程在恒星的中心区域形成的，而另一半则需要高密度的自由中子才能形成。这意味着它们必须在比典型的恒星核更具爆炸性的环境中形成，也许是超新星，或者是中子星合并这样的大规模事件。

研究人员都对在地球上寻找宇宙天体遗迹感兴趣。一些重金属的放射性不会在地球上自然形成，特别是研究人员正在寻找的钚-244，这是一种半衰期为8060万年的钚变体，这意味着这种元素的放射性衰变需要8060万年才能消耗掉一半的初始钚。他们发现任何在地球形成过程中出现的钚-244元素都已经衰变了很长时间，因此他们发现的任何钚原子都可能来自另一个星球。

我们能在地球上找到钚-244吗？如果可以，那么我们一定知道那是“悄悄话”。

稀有金属

为了找到这些稀有金属原子，研究人员从太平洋下方1500米的地壳深处开始搜寻。结果表明，深海地壳下的岩层形成非常缓慢。1毫米的地壳记录了40万年的历史，他们发现的钚金属样本可以追溯到1000多万年前。

后来，研究人员检测了铁-60(超新星爆炸中形成的铁元素)和钚-244的样本，发现铁-60并不奇怪，因为研究已经发现铁-60的指数在深海沉积物和地壳中波动。这一最新发现证实了之前研究人员的猜测:铁-60指数增加了两次——一次是在420万年至5500万年前，另一次是。这些金属的流入可能是两次超新星爆发的结果。

超新星爆炸和铁-60产生的过程一定非常壮观，相当于今天人们看到的满月，所以即使在白天爆炸也可以直接观看。

此前，研究人员缺乏一种高灵敏度的方法来精确计算分散在地壳中的极其罕见的钚-244原子的数量，但在最新的研究中，他们使用了尖端的技术和方法，最终他们实现了这一点。目前，很难准确确定这种来自地外空间的钚元素何时到达地球，因为研究人员要搜索3-5百万年前的地壳层。然而，钚-244流入量的确定与铁-60的流入量密切相关。

超新星爆炸的产物？

尽管钚-244和铁-60同时到达地球，表明它们可能都来自超新星的爆炸过程，但科学家们仍然有许多疑问。科学家很难用计算机模拟超新星形成重元素的过程。这项最新研究发现的铁-60和钚-244的比例表明，恒星爆炸后，钚-244的数量比铁-60少得多，可能只是爆炸后形成的元素的一小部分。

也许在地壳深处发现的钚-244原子根本不是来自超新星爆炸。钚-244可能源于一次早期的天文事件。当含有铁-60的冲击波对准地球时，更重的钚-244被一起推过地球表面，很可能钚-244之前在太空深处漫无目的地漂浮。在这种情况下，这两种元素将同时到达地球，但钚-244更古老。

为了探索这种可能性，研究人员希望观察半衰期不同的不同种类的原子，这些原子就像一个时钟，因此科学家可以确定元素年龄的估计范围。例如，如果钚-244与半衰期短的元素一起被发现，那么这两种元素都“更年轻、更新鲜”。同时，这项研究还发现，超新星产生的钚-244数量更低，地球上发现的大多数钚-244可能源自其他天文事件，如中子星合并。

目前，研究人员已经开始研究更大的地壳，拥有更大的地壳进行勘测将扩大研究人员寻找钚-244的范围，并获得这些原子到达地球的准确时间线。