树木的年轮,隐藏着超新星的秘密

释放双眼,带上耳机,听听看~!
            科学家提出,树木的年轮或许可以成为超新星爆发的记录。   <p>      </p>  <p>     <img src="https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2021/02/20210218_602e76460138b.png" title="1608002627393982.png" alt="树木的年轮,隐藏着超新星的秘密" >   </p>  <p>        </p>  <p>     每时每刻,宇宙中都在上演着我们肉眼无法看见的、最激烈的电影。  </p>  <p>     </p>  <p>     例如,我们在夜空中看到的点点繁星,它们看似安静,但实际上在它们的一生中都在上演着一场龙争虎斗:向外的热压力时刻都与向内的引力对抗着。在大部分的时间里,这两种力都会保持平衡,防止恒星因引力的挤压而坍缩。  </p>  <p>       </p>  <p>     <img src="https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2021/02/20210218_602e76467059d.png" title="1608002658941789.png" alt="树木的年轮,隐藏着超新星的秘密" >   </p>  <p>      恒星内部向内与向外的力相互平衡。| 图片来源:NASA  </p>  <p>        </p>  <p>     然而,当一颗巨大的恒星走到生命末期时,它的燃料逐渐耗尽,这种平衡就会被打破。随着恒星内部的核聚变逐渐减慢,引力就会开始掌控,使恒星坍缩。  </p>  <p>       </p>  <p>     想象一下,短短十数秒的时间内,一个质量至少比太阳大8倍的恒星迅速坍缩,产生巨大的冲击波,导致恒星的外层爆炸,形成超新星。超新星爆发后,最终会留下密度极高的核心和不断膨胀的星云,著名的蟹状星云就是这样形成的。如果这颗恒星的质量足够大,爆炸后甚至可以形成宇宙中最致密的天体――黑洞。  </p>  <p>        </p>  <p>     超新星爆发时的峰值亮度是太阳的几十亿倍,在几天甚至几个月内,它的光芒甚至可以超过整个星系。同时,爆发产生的X射线和伽马射线可以杀死半径50光年内所有生命。即使距离更远一些,爆发的能量也有可能剥离地球上的臭氧层,使地球表面暴露在外太空的辐射中。所幸超新星爆发的频率并不高,在像银河系这样的星系中,每个世纪大约会出现两到三次超新星爆发,因此地球目前还是安全的。  </p>  <p>     </p>  <p>     但即使是距离地球几千光年外的超新星爆发,依然会在地球上留下痕迹。在近期发表在《国际天体生物学期刊》上的研究中,科罗拉多大学博尔德分校的地球科学家Robert  Brakenridge提出,树木的年轮或许可以成为超新星爆发的记录。Brakenridge和他的团队研究了古树的年轮,对其中的碳-14同位素进行的研究,并找到了超新星爆发的证据。  </p>  <p>      </p>  <p>     碳-14是碳元素的一种具放射性的同位素,由6个质子和8个中子组成。由于这种同位素具有放射性,可以根据其半衰期测定年代,常用于放射性测定年代法。  </p>  <p>        </p>  <p>     地球每时每刻都会受到宇宙射线的撞击,太阳活动和超新星爆发都是宇宙射线的主要来源。当具有放射性的宇宙射线进入大气层,并轰击平流层和对流层时,它会与空气中的氮原子发生核反应,并形成碳-14同位素。由于宇宙射线以较为恒定的强度进入大气层,因此地球上碳-14同位素的含量也相对较为稳定。地球上只有兆分之一的碳是以碳-14同位素的形式存在。  </p>  <p>      </p>  <p>     <img src="https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2021/02/20210218_602e7646d73d5.png" title="1608002675399883.png" alt="树木的年轮,隐藏着超新星的秘密" >   </p>  <p>      宇宙射线会与氮原子发生反应,形成碳-14同位素。  </p>  <p>       </p>  <p>     同时,地球上的树木可以吸收碳-14同位素,因此古树年轮中的放射性浓度记录下了万年来地球上碳-14同位素的数量变化。  </p>  <p>      </p>  <p>     研究团队测量了古树年轮中的碳-14含量发现,在过去15000年中,古树中碳-14同位素的吸收出现过多次大幅增长。这种增长通常被解释为太阳耀斑和太阳风暴的证据,但Brakenridge提出,或许它们并不是太阳活动导致的,而应当归因于超新星爆发的影响。  </p>  <p>       </p>  <p>     为了验证这一假说,研究筛选出了在过去50000年内与地球距离不超过1.5千秒差距(约5000光年)的超新星爆发事件,共有18次。研究团队收集整理了这18次超新星爆发的信息,包括距今时间、与地球相隔的距离、放射性射线的能量,通过理论和模型估算了每次超新星爆发会使地球上新生成多少碳-14同位素,也就是碳-14同位素新增量的理论值。  </p>  <p>       </p>  <p>     然后,研究团队将每次爆发事件对应的碳-14同位素新增量理论值和同一时期树木年轮中碳-14同位素的新增量进行了对比。超新星爆发与地球距离越近,地球可以接收到越多放射性射线,碳-14同位素的增长越多。因此,研究人员发现,对于距离地球最近的8次超新星爆发,这两个数值的对应关系比较显著。在其中4次超新星爆发中,这一对应关系格外显著。  </p>  <p>        </p>  <p>     比如,Vela是一颗距离地球800光年的超新星,大约在12300年前爆发,同一时期年轮中的碳-14同位素含量增加了3%;而S165是一颗距离地球约2300光年的超新星,爆发时间约7700年前,同一时期碳-14同位素含量上升了2%。  </p>  <p>        </p>  <p>     <img src="https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2021/02/20210218_602e764732218.png" title="1608002693104058.png" alt="树木的年轮,隐藏着超新星的秘密" >   </p>  <p>      左图为与Vela超新星爆发同一时期的树木年轮中碳-14同位素含量的变化,右图为与S165超新星爆发同一时期的树木年轮中碳-14同位素含量的变化。| 图片来源:Brakenridge, G. R.&nbsp;  </p>  <p>        </p>  <p>     根据结果,研究人员认为,年轮中碳-14同位素的增长很有可能是由超新星爆发引起的。然而,仅根据目前的证据还不足以下定论,碳-14同位素的增长由太阳活动引起的可能性也无法被完全排除。  </p>  <p>      </p>  <p>     研究后续还需要进行定量分析,通过进一步观察和建模来确定超新星爆发的辐射与碳-14的增长是否在一定范围内成比例。同时,目前也有研究专注于冰芯中Be-10和Cl-36同位素含量的研究。这两种放射性同位素的生成同样与宇宙射线有关,它们或许可以提供更多证据。  </p>  <p>      </p></p>              <p>
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