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日期: 2025-12-23 | 来源: 煎蛋网 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大
Carl Sagan曾说过一句广为流传的话：“我们都是由星辰构成的。”这句话点出了一个事实：人体中的许多元素，确实只能在超新星这样的剧烈爆炸中诞生。但这些元素是如何从遥远的恒星，最终进入地球，甚至进入生命体系的，长期以来一直是个未解之谜。
主流观点认为，超新星爆发后产生的同位素，会附着在极微小的尘埃颗粒上，这些“星尘”在星际空间中漂流，逐渐聚集，形成行星，最终进入生物体内。这个机制被认为已经相当成熟。
但哥本哈根大学Martin Bizzarro及其同事在arXiv上发表的一篇论文，对这一经典图景提出了挑战。他们发现，超新星产生的许多物质，并不是主要藏在尘埃中，而是在穿越星际介质时，被直接封存在冰里。这一发现同时还暗示，地球的形成方式，可能并非巨大原行星相互撞击，而是通过一种叫“卵石吸积”的过程完成的。
这项研究的关键线索，来自一种并不常被用在宇宙化学中的元素：锆。锆有一种特殊的同位素Zr-96，只能在超新星中生成。研究团队的想法很直接，如果能搞清楚Zr-96藏在陨石的什么位置，就能反推它是通过什么方式来到太阳系的。
为此，他们选取了多种类型的陨石样本，用弱醋酸进行处理。酸会溶解与水有关的成分，比如黏土和曾经含水的矿物，但不会破坏陨石本身坚硬的岩石颗粒。随后，研究人员分别测量了溶解液和剩余岩石中Zr-96的含量。
结果非常醒目。溶解液中Zr-96的浓度，比岩石残留部分高出最多5000 ppm。这几乎直接表明，Zr-96主要存在于与水和冰相关的物质中，而不是嵌在干燥的矿物尘埃里。换句话说，超新星爆发时，不只是抛出了星尘，一部分物质被原子化后，直接嵌进了冰颗粒中。
这一结论，会影响我们对行星形成的理解。行星形成得越靠近恒星，携带超新星物质的冰粒就越容易被加热并烧蚀掉。因此，像地球、金星、水星这样靠近太阳的行星，体内由超新星产生的同位素就会明显偏少。而更远处的天王星、海王星，则应当富含这些同位素。
这与太阳系中被称为“混合线”的现象高度一致。距离太阳越远，行星中保留下来的超新星同位素越多，而且这种变化关系近似线性，非常符合“冰逐渐融化”的解释。
更有意思的是，地球本身的Zr-96含量明显偏低，甚至低于许多小行星。如果地球是由大量小行星或更大的天体反复撞击拼合而成，那么它理应保留更多这种同位素。
但如果地球是通过“卵石吸积”形成的，情况就完全不同了。在这种模型中，大量微小的含冰卵石从太阳系外侧漂移，越过“雪线”后，冰迅速升华成气体，Zr-96也随之被带走，最终无法有效并入地球。这正好与观测结果相符。
论文还研究了另一类重要物质：钙铝质包体，也就是CAIs。这些是太阳系中最古老的固体物质之一。研究人员发现，不同CAIs中Zr-96的含量差异极大，有的很多，有的几乎没有。这说明它们并非在同样的环境中形成，而是来自原行星盘中不同区域。
当早期太阳系中，Zr-96从尘埃中被剥离并进入气体相后，原行星盘会变成一种“分层”结构。较轻的气体更容易向盘的上下层移动，而较重的尘埃则集中在中间区域。CAIs可以在不同层中形成，因此会获得不同数量的Zr-96。
这些解释仍然需要更多研究来验证。但如果结论成立，这项工作可能会成为行星形成理论和行星诞生前化学研究中的一个重要节点。无论最终答案如何，我们仍然可以确定一件事：我们确实由恒星的遗产构成，只是这些遗产，可能曾经被冰小心翼翼地保存过。
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