南極冰芯中的超新星鐵60信號：星際穿越的秘密

在澳大利亞國立大學的重離子加速器設施中，科學家們完成了一項看似不可能的任務：從10萬億個原子中找到幾個鐵60原子。這個驚人的檢測證實了地球正在穿越一片遠古超新星爆炸留下的殘骸云。

這項由亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心主導的國際團隊分析了年齡在4萬至8萬年之間的南極冰芯樣品。在這些來自歐洲EPICA冰芯鉆探項目的樣品中，研究團隊發現了鐵60同位素——一種僅在超新星爆炸核心溫度下才能鍛造的放射性鐵。

關鍵發現在于鐵60信號的時間變化模式。研究人員發現，與今天相比，4萬至8萬年前到達地球的鐵60數量更少。這表明太陽系當時處于鐵60含量較低的區域，或者星際云本身存在強烈的密度變化。鐵60信號在僅數萬年內發生顯著變化，這在宇宙時間尺度上是相當快速的。這一發現幫助研究人員排除了鐵60來自較早超新星爆炸的競爭理論。

樣品制備過程極為精密。研究團隊將約300公斤南極冰從不來梅哈芬的阿爾弗雷德-韋格納研究所運輸到德累斯頓進行化學處理。經過大量準備后，僅剩下幾百毫克灰塵。研究人員還使用鈹10和鋁26兩種放射性同位素進行驗證，確保在制備過程中沒有鐵60流失。

最終測量在HIAF進行——這是目前世界上唯一能夠檢測如此微量鐵60的設施。利用電場和磁場過濾器，機器按質量分離原子，直到從含有10萬億個原子的原始樣品中僅剩幾個鐵60原子。

研究合著者Anton Wallner教授總結道："通過多年與國際同事的合作，我們開發了一種極其靈敏的方法，現在能夠檢測到數百萬年前發生的宇宙爆炸的清晰特征。"研究團隊計劃研究太陽系進入本地星際云之前的更古老冰芯，AWI參與的Beyond EPICA最古老冰項目旨在回收可追溯更遠的冰樣。