没有超新星爆发就不会有地球当然也就不会有直立的人类

超新星爆炸会如何影响地球上的生命？

据新浪科技(任天)报道:1987年2月，美国国家航空航天局(NASA)戈达德中心(Goddard Center)空的年轻研究员尼尔·格雷尔斯(Neil Gralls)登上了一架飞往澳大利亚内陆的军用飞机。格雷尔斯携带了一些特殊的物品:一个聚乙烯气球空和一套他刚刚在实验室里建造的辐射探测器。他的目的地是爱丽斯泉，北领地的一个偏远小镇。在那里，Gralls将使用这些设备来一睹地球大气层上方宇宙中最令人兴奋的事件之一:超新星爆炸，它位于银河系附近的卫星星系中。像许多超新星一样，SN 1987A宣布了一颗大质量恒星的剧烈坍缩。这次爆发的独特之处在于它离地球非常近；这是自1604年开普勒超新星(SN 1604)爆发以来距离最近的一次超新星爆发。SN 1604是迄今为止银河系中最后一颗肉眼可见的超新星。德国天文学家开普勒记录了这次爆炸，中国的明史也有记载。自SN 1604以来，科学家们提出了许多问题，要回答这些问题，我们必须进一步观察新的超新星事件。一个问题是:超新星距离毁灭地球上的生命有多近？

早在20世纪70年代，研究人员就假设附近超新星的辐射会破坏地球臭氧层，使植物和动物暴露在有害的紫外线下，并进一步导致物种大灭绝。借助SN 1987A的新数据，Gralls现在可以计算出理论上的“毁灭半径”，即在这个半径内的超新星将会产生严重的影响。此外，他还可以计算出一颗垂死恒星出现在这个半径范围内的概率。

最重要的是，可能有一颗足够靠近地球的超新星，大约每隔十亿年就会对地球臭氧层产生巨大影响。然而，这种情况并不经常发生，也没有恒星威胁到太阳系。但是地球已经存在了46亿年，生命出现的时间大约是地球历史的一半，也就是说在过去的某个时刻很可能发生过超新星爆发。问题是，这次疫情是什么时候发生的？而且由于超新星主要影响大气，很难找到确凿的证据。

天文学家在银河系周围的宇宙中寻找线索，但超新星最有说服力的证据来自海底。这听起来有点矛盾。在水下山脉裸露的基岩上，有一种叫做铁锰结壳的黑色矿物在缓慢生长——慢得令人难以置信。在这种矿物的薄层结构中，记录了地球的历史，从中我们可以获得附近超新星的第一个直接证据。

詹姆斯·海恩在夏威夷附近采集的铁锰结壳。虽然外表普通，但这些岩石却极具科学意义。

对于科学家来说，这些关于古代超新星爆炸的线索非常有价值。他们推测，超新星可能在地球生命的进化中扮演了一个鲜为人知的角色，这个事件很可能是地球生命故事的一部分。为了了解超新星如何影响地球上生命的延续，科学家需要将其爆炸的时间与地球上的关键事件联系起来，如大灭绝或进化跳跃。要做到这一点，唯一的办法就是追踪地球上超新星爆炸沉积的碎片，也就是找到我们地球上那些主要在超新星内部聚变的元素。

放射性金属衰变缓慢，因此它们的存在成为恒星死亡的确凿证据。最有希望的候选物是Fe-60，这是一种比常规同位素多4个中子的铁同位素，其半衰期约为260万年。然而，要找到散落在地球表面的Fe-60原子并不容易。只有非常少量的Fe-60会到达我们的星球。在陆地上，Fe-60会被天然铁稀释或者被侵蚀几百万年，最后被水冲走。

因此，科学家们研究了海底，发现铁锰结壳含有Fe-60原子。这些岩石的形成过程有点像石笋:它们都是由液体沉淀而成，一层层堆积而成，只不过铁锰结壳是由金属构成的，形成了较宽的壳状，而不是像石笋那样的单尖锥形。铁锰结壳主要由铁和锰的氧化物组成，还含有元素周期表中几乎所有金属的微量元素，从钴到钇。

当铁、锰等金属离子从陆地被冲刷到海水中或从海底火山口喷涌而出时，会与海水中的氧气发生反应，形成固体物质，沉淀到海底或四处漂浮，直至附着在已有的结壳上。海底岩石区铁锰结壳最初形成的确切过程仍然是个谜。一旦第一层积累起来，更多的岩石层将不断堆积，最终达到25厘米的厚度。

因此，铁锰结壳可以被视为“宇宙学家”，他们记录了海水的化学成分变化，包括一些可以指示垂死恒星的元素。20世纪80年代，地质学家在夏威夷西南部捞出了一个最古老的铁锰结壳，可以追溯到7000多万年前。那个时候，恐龙还在地球上漫游，印度次大陆只是南极洲和亚洲之间的一个岛屿。

铁锰结壳的生长是科学上已知最慢的过程之一，每100万年只增加约5毫米。相比之下，人类指甲的生长速度大约快700万倍。其实原因很简单。海洋中每十亿个水分子中只有不到一个铁或锰原子。在它们被固定在新的地壳中之前，它们必须抵抗过去洋流的拉力和其他化学反应。

与缓慢生长的铁锰结壳不同，超新星爆发几乎是瞬间发生的。在最常见的超新星类型中，恒星首先耗尽氢和氦燃料，然后其核心开始燃烧更重的元素，直到最终产生铁。这个过程可能需要数百万年，但恒星的最终时刻只需要几毫秒。随着重元素在恒星核心积累，核心变得不稳定并内爆，以四分之一光速将外层物质吸入核心。然而，内核中的粒子密度很快阻止了内爆，引发了大爆炸，在Tai 空处射出了大量的恒星碎片，其中包括Fe-60同位素，其中一些最终降落在铁锰结壳中。

克劳斯·克尼是最早在铁锰结壳中寻找Fe-60的人之一。那时，他是慕尼黑工业大学的一名实验物理学家。然而，他的团队没有研究超新星或铁锰壳，而是开发了测量各种元素的稀有同位素的方法，包括Fe-60。当时，另一位科学家测量了铍的一种同位素，这种同位素正好可以用来测定铁锰结壳的年代。因此，Klaus kney决定对同样的样品进行Fe-60测试。这时，他已经知道Fe-60是在超新星中产生的。“我们是宇宙的一部分，如果我们找到了正确的位置，我们将有机会将这种‘天体物理’材料握在手中，”现在在亥姆霍兹重离子研究中心工作的肯尼说。

这项研究中使用的铁锰结壳也是从离夏威夷不远的海底获得的。测试结果表明，该位置确实是正确的。Klaus Kney和他的同事在一个地壳中发现了Fe-60的峰值，可以追溯到大约280万年前，这标志着当时附近一颗恒星的死亡。这一发现意义重大。这是在地球上可以发现超新星遗迹的第一个证据，它准确地指出了邻近宇宙中最后一次超新星爆炸的大致时间(如果有更近的事件，研究人员可能会发现更近的Fe-60峰值)。然而，这一发现也让Kerney提出了一个有趣的进化理论。

根据铁锰结壳中Fe-60的含量，Kny估计超新星爆发的位置距离地球至少100光年。这个距离是臭氧层可能被破坏的距离的三倍，但它足以潜在地改变云的形成，从而改变气候。虽然280万年前没有大规模的物种灭绝，但确实发生了一些剧烈的气候变化，这些变化可能促进了人类的进化。大约在那个时候，非洲的气候变得干燥，导致森林面积缩小，取而代之的是广阔的草原。科学家认为，这种变化可能促进了我们的原始人类祖先从树上下来，最终开始用两条腿走路。

这个想法，像任何年轻的理论一样，仍然是推测性的，一些学者不同意它。一些科学家认为，Fe-60可能是由陨石带到地球上的，而另一些科学家认为，几百万年前的这些气候变化可以用温室气体浓度降低或南北美洲之间海洋通道的关闭来解释。然而，Kni等人的研究确实为科学家提供了新的工具，使他们能够确定地球附近可能更古老的其他超新星的年代，并研究它们对地球的影响。菲尔兹表示，我们可以利用这些深色且生长缓慢的岩石来研究恒星快速发射的现象，这是相当了不起的。将来，他们会告诉我们更多的故事。