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在45億年的歷史長河中，地球一直在接受考驗。從天體撞擊到火山噴發，再到足以把整個地球裹上白衣的寒冷時期，大量的自然災害使得這個星球千瘡百孔。但是生命依舊堅持了下來，在惡劣環境中生生不息。
在所有威脅到地球的危機中，最具有代表性的就是一次靠近地球的超新星爆發。
當一個質量足夠大的恆星走到它生命的盡頭時，會劇烈爆炸並形成超新星。這種劇烈爆炸足以照亮任何在其附近的星球，星球上的夜空會變得如同白晝般明亮，並持續數個月的時間。由於恆星正在垂死掙扎，爆炸產生的某些化學成分會被甩向太空，如果某顆星球靠得太近，就會被灼燒得寸草不生，甚至直接被摧毀。
一種由超新星爆發而產生的鐵的同位素—鐵60在地球上被發現，這似乎是約兩百萬年前在地球附近發生過超新星爆發的證據。數年來，研究者們一直對這個證據感到困惑。
最近，一個新的研究為250萬年前在地球附近發生的超新星爆發提供了新的證據。這一次是發現了放射性同位素錳53，同樣也是由超新星爆發而產生的。
這一發現的研究被叫做「地球上的超新星放射性同位素錳53。」研究論文被刊登於學術期刊《物理評論快報》，主要作者是來自慕尼黑科技大學的Gunther Korschinek博士。
這個研究著重於鐵錳結殼。鐵錳結殼由一層層海洋沉積物夾雜著從海水中析出的鐵和錳的氧化物形成，所以雖然說是石頭，但看起來更像一塊巧克力蛋糕。而隨著時間流逝，這樣一層一層的結殼也保留下了它們形成時水中的化學組成。這意味著它們不僅能夠標識貴重礦物的潛在源頭，同時也是科學家們進行論證時的香餑餑。研究者團隊取樣調查了這些鐵錳結殼並且同時找到了鐵60和錳53.
鐵60是一種絕跡放射性核種，它的半衰期是260萬年，地球上的鐵60本來應該在很久以前就都衰變為鎳了。但現在又發現了它的蹤跡，意味著從天文尺度來說，這些同位素是在距今很近的年代產生的，同時這也成為了250萬年內地球附近發生過超新星爆發的潛在證據。
250萬年前，發生過一場超新星近距離爆炸。
超新星並不只是由放射性鐵60Fe構成的，也可以由AGB星元素合成。所有在0.6到10倍太陽質量之間，或低於此質量範圍的行星，通過這次爆炸階段，走到了它們生命的盡頭。因此，在地球上發現的放射性鐵60Fe有可能是來自過去幾百萬年裡的其中任意一個超新星，而不僅僅只是一顆超新星。那麼放射性鐵60Fe的來源在哪裡，這個問題究竟要如何被解答呢？
研究人員在他們的論文裡這樣寫道：顯而易見的一點是，只有放射性核素表中的元素才是放射性核元素，比如放射性錳53Mn，以及在同樣的樣品中檢測到的放射性鐵60Fe，可以解決這個公眾難題。
現在，科學家們在含有放射性鐵60Fe的一些鐵錳結殼裡發現了這種物質，與放射性鐵60Fe區別是，放射性錳53Mn不能由AGB星元素產生，只能由超新星產生。
這種看上去像一塊巧克力蛋糕的鐵錳結殼，究竟能否作為確鑿的證據？
放射性錳53Mn濃度的增加能夠作為這場超新星大爆炸真實發生過的最終證據。論文第一作者，岡瑟高陳克博士在論文中寫道。這塊鐵錳結殼大約2000萬年前開始形成，隨著礦物質從海水中析出，這塊鐵錳結殼一層一層的積累成形。研究人員在大約250萬年前鐵錳結殼的下層發現了更高濃度的放射性鐵60Fe和放射性錳56Mn。這些沉澱物的存在就是當時地球附近發生過超新星爆炸的證據。圖片來源： Dominik Koll / TUM。
這個被研究的鐵錳結殼的中心看起來就像你能想像到的最溼潤、最濃鬱的巧克力蛋糕。但實際上這些鐵錳結殼硬的像巖石一樣，簡直就是塊巖石。
為了在這些外觀奇特的鐵錳結殼中找到放射性錳53Mn，研究者們不得不在裡面尋找單個原子。他們使用加速器質譜分析法，這是一種可以檢測地球水庫中放射性錳53Mn的辦法是，像發現60Fe那樣，用加速器質譜分析法直接計算原子數。作者在他們的論文中這樣寫道。
質譜分析方法可以有效地從常見的元素中分辨出罕見的同位素。在這項研究中，研究者在普遍的錳55中尋找錳53。錳55是唯一「自然產生」且穩定的錳元素同位素。不僅僅錳53的發現很重要，而且錳53的集中也很關鍵。據設想，某些錳53是作為宇宙塵埃散落地球的，但是這項研究幕後的科研人員發現如此之多的錳53是不正常的。錳53的出現意味著地球的近鄰必定發生過超新星爆發，時間大概在250萬年前。
「這是超痕量的研究分析，」 柯斯基因（Korschinek）說道，「我們不僅是在說這裡的一些原子。」很明顯，測量方法不僅可以探測錳53的出現，而且也幫助了解其來源恆星的尺寸。「但是加速器質譜儀敏感度非常高，我們甚至可以通過測量計算爆發的恆星大約是太陽尺寸的11至25倍，」他補充道。
藝術家印象中的超新星，是這巨大恆星最終消亡而爆發時那猛烈噴射的氣體層。來自NASA/Swift/Skyworks Digital/Dana BerryThat的圖片指向一場宏大而極度活躍的爆發。除了超新星源錳53的出現，還有存在著鐵60，它會有什麼效應嗎？
爆發太遙遠以致於無法導致地球質量減少，但是它可能使地球暴露在宇宙射線的照射之下，這可能會影響氣候。
「不過，這可以導致雲層形成增加，」共同作者託馬斯·菲斯特曼博士（Dr. Thomas Faestermann）說，「也許這和260萬年前開始的更新世、即冰河世紀時期有關。」
因此，儘管超新星爆發對地球可能並不意味著恐怖的災難，確實還是有影響的。
一些研究者認為那時的超新星爆發確實引發了至少是部分的滅絕，即所謂上新世海洋動物滅絕事件（Pliocene marine megafauna extinction）。他們指出不僅出現鐵60水平的升高，而且發現了被稱為本地泡（Local Bubble）的宇宙特徵標誌。這是由一次或多次的超新星爆發所致的位於星際物質之間巨大而海綿狀多孔的洞。現在錳53的發現只是佐證和加強了這一假設。
大約在250萬年前，地球附近發生了一次超新星爆發，而這次爆發，可能是上新世海洋中大型生物滅絕的元兇——巨齒鯊，一種公交車般大小的鯊魚，作為有史以來最大的食肉動物之一，也可能是在這場浩劫中絕跡。
研究人員在工作中觀察了來自太平洋四處地點的水成型錳鐵結殼樣品：其中兩個來自中途環礁，一個來自多尼採蒂山脊，一個來自中太平洋。樣品在1589米（5213英尺）到5120米（3.17英裡）按深度逐層取得，每處採集15個，總共60個。
他們比較了由於超新星爆發產生的錳53和一般的錳55的濃度，在繪製比率圖時，我們可以很清楚的發現，大約250萬年前，鐵錳結殼中沉積的錳53量要高得多。
該圖顯示了研究中按結殼不同深度/時間測得的錳53/錳55同位素比率。
作者在論文中寫道：「由於在相同時間範圍內的樣品檢測出鐵60的同時，檢測到了大量的錳53，由此可以推斷鐵60來源於超新星的爆發」。因此，我們不僅知道了大約250萬年前，地球附近確實發生了超新星爆發，而且我們還首次發現了不穩定的錳55同位素錳53。
該圖還顯示了來自所有四個採樣區域的合併數據：在垂直軸上的C / C0表示的樣品中測得的錳53/錳55比值，在250萬年前，這一數字明顯上升。因此，錳53是來自同一次超新星爆發的第二個放射性同位素，第一個是以前已檢測到鐵60，這是首次發現超新星爆發中通過核合成形成的錳53。
關於超新星爆發對地球的影響，科學界一直有著廣泛的議論：有人說，它在上述上新世海洋大型動物滅絕中引發了部分物種的滅絕；其他人則說，這可能有助於引發人類向兩足動物的進化。
儘管這項研究並未探討超新星爆發可能對生命造成的影響，但它確實提供了逐漸有利的證據支持超新星爆發的發生。儘管這次爆發幾乎只是近距離對地球生命發出的一聲呼喚，但它也在警示著我們：地球可能每8億年就會進入超新星爆發的殺傷範圍。
宇宙中真的有倒計時嗎？
作者：EVAN GOUGH
FY：Astronomical volunteer team
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