地球诞生可能与超新星有关

大约 600 年前爆发的一颗超新星的遗迹。

通过分析太阳系中的放射性元素，科学家提出地球的一些关键特性或许要归功于一颗在太阳系形成时爆发的恒星。这项12月10日发表于《科学进展》的研究指出，这颗超新星的气泡包裹着年轻的太阳并向后者倾泻宇宙射线。这种模式可能普遍存在于银河系中，意味着类地行星的数量可能远超此前预期。

科学家通过古老陨石样本得知，早期太阳系曾充斥着大量能产生热量的放射性元素。它们在迅速衰变过程中释放的热量，带走了最终构成地球的太空岩石和彗星中的大量水分，同时又确保了地球上有足够的水为生命的出现提供支持。

然而，这些放射性元素究竟是如何到达太阳系的，一直是个谜。尽管许多此类元素常见于超新星爆发，但对附近超新星的模拟，始终难以复现陨石样本所揭示的早期太阳系中的放射性元素比例。此外，若超新星距离太近，其爆发威力可能会在任何行星形成前就将脆弱的早期太阳系彻底摧毁。

针对这一谜题，日本东京大学的Ryo Sawada和同事提出一个新模型：只要距离稍远一些，一颗超新星就能在不干扰行星形成过程的前提下，为地球提供所需的放射性“原料”。

在模型中，一颗距离太阳系约3光年的超新星，可通过两个阶段产生所需的放射性元素。第一阶段，放射性铝、锰等元素将直接在超新星内部生成，并随爆发产生的冲击波传播至太阳系；第二阶段，超新星释放的高能粒子，即宇宙射线，将紧随这些冲击波轰击太阳系原行星盘中尚在形成中的气体、尘埃和岩石，并生成其他所需的放射性元素，如铍和钙。

“以往的太阳系形成模型只关注物质注入，却忽略了高能粒子的作用。”Sawada表示，“我当时想，如果年轻的太阳系被这种高能粒子‘浴’吞没会怎样呢？”

由于该机制允许超新星位于比以往模型更远的位置，研究团队估计，银河系中10%至50%的类太阳恒星及行星系统，都可能通过这种方式获得放射性元素，从而形成像地球一样富含水的行星。Sawada说：“过去那种被近距离超新星击中的情形，就像中彩票一样罕见；而使超新星远离后，形成地球的配方很可能就不是一个罕见的偶然事件，而是遍布银河系的普遍过程。”

英国卡迪夫大学的Cosimo Inserra评论道：“这一机制相当新颖，因为它在毁灭与创造之间取得了精妙的平衡——既需要合适的元素，又需要恰当的距离。”

如果该理论成立，未来美国宇航局计划中的“宜居世界天文台”等望远镜，在搜寻类地行星时，便可优先关注那些靠近古老超新星遗迹的恒星系统。（赵婉婷）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adx7892

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