環球微動態丨深海中發現，但來源于太空，這就是稀有元素钚

通過檢測钚-244，能夠判斷恒星上的重金屬結構。

(相關資料圖)

圖：SN2014J是近10年內最接近超新星的恒星。研究認為，宇宙中的重金屬便是由此類恒星爆炸產生。

科學家在深海地殼中檢測到放射性元素钚，這一罕見現象未探尋恒星中的重金屬構成情況提供了新的線索。

一項研究表明，同位素钚-244或許是和超新星上的較輕金屬元素鐵-60同時出現在地球上的。這表明，超新星或許也能夠產生重金屬，盡管，其他事件如中子星合并等，也可能會形成如钚-244這樣的重金屬。

安東.沃納是澳大利亞國立大學及德國德累斯頓.羅森多夫亥姆.霍茲研究中心的核物理學家，他表示，理清重金屬元素的形成機制仍然是物理學界的三大難題之一。比鐵元素重的金屬元素里，50%左右的元素是在恒星內核通過核聚變形成，而剩下的一半則需要借助高密度的自由中子形成。這意味著，另一半元素必須是在比超新星內核更加爆炸性的環境中才能形成，例如發生中子星合并或者黑洞與中子星碰撞等大型事件。

沃納正與來自、澳大利亞以及的科學家開展合作研究，他希望能夠發現一些發生在地球上的天體事件的痕跡。當前，他們已經發現了一些從未在地球上自然形成的放射性重金屬元素。具體而言，研究人員正在尋找钚-244元素，它是钚的一種變體，其半衰期是8060萬年，這意味钚-244元素需經過8060萬年的放射性衰變才能消耗掉一半初始钚。在地球形成過程中，最初存在的任一钚-244元素都已衰變，因此，研究人員能夠發現的任一原子都是初期的外來物質。沃納說：“我們能否發現地球上的钚-244元素？然后，我們會知道它是來自太空?！?/p>

稀有金屬

為了尋找稀有元素，研究人員搜集了位于太平洋5000尺（約1500米）下的地殼樣本。沃納告訴LIVE科學的工作人員，這些石塊的形成速度非常慢，一毫米的地殼便有約40萬年的歷史。此次樣本搜集工作覆蓋了過去一千萬年左右的地殼巖石。

之后，研究人員檢測了樣本以尋找在超新星上形成的地外鐵元素鐵-60及钚-244元素。他們同時發現了這兩種元素。

沃納表示，由于此前的研究已經發現了深海沉積物及地殼中鐵-60元素的波動情況，因此，發現鐵-60并不讓人驚訝。這一發現證實了研究人員此前的假設，即鐵-60元素有兩個增長期，一個增長期出現在420萬年至5500萬年前期間，另一個增長期在700萬年前。這一金屬元素的波動或許是受兩顆相近的超新星影響。

沃納說：“當時發生的超新星景象肯定非常壯觀，鐵-60元素便是在那時產生。超新星的亮度相當于一顆完整的月球亮度，因此即使在白天，你或許也能看到它?！?/p>

過去，研究人員缺乏足夠靈敏的探測設備來準確檢測地殼上散布的極稀有金屬元素钚-244.但是，借助前沿科技與方法，當前的研究已經能夠做到。由于研究人員必須理清300萬年至500萬年前的地殼層，因此判斷這一地外钚元素抵達地球的時間點仍具難度，但是，可以發現的是，钚-244元素的波動水平與鐵-60元素的波動水平相互關聯。沃納表示：“钚-244與鐵-60的比率似乎是恒定的?！边@表明，兩者或許來自同一源頭。

在恒星中鍛造

盡管，钚-244元素與鐵-60元素可能都來自超新星，但是，仍有許多問題有待解答。沃納表示，計算模型試圖模擬超新星內部元素形成的過程，但是，實際上很難生成重元素。最新研究中發現的钚-244與鐵-60的比率表明，星體爆炸后，钚-244的含量遠低于鐵-60，钚-244元素可能只占元素總量中很小的部分。

沃納指出，也存在一種可能，即深海地殼中發現的钚-244元素并不是來自超新星。也可能是在更早期的天體事件中形成，并隨意的在深空中飄散，當與鐵-60元素相遇后，钚-244元素由于較重的質量而被吸引，隨后與鐵-60結合在一起。在這一情況下，兩個元素便會同時抵達地球，但是钚-244元素的形成時間相對會更早一些。

為了探索這一可能性，研究人員希望進一步研究不同等級的半生命周期原子。半生命周期就像一個時鐘，科學家能夠借此判斷元素的生命周期范圍。例如，如果钚-244元素與另一更短半生命周期的元素同時被發現，那么，這便可說明，這兩者都是更加年輕的元素。同時，這也表明，超新星中產生的钚-244元素含量非常低，大部分钚-244元素是誕生于其他如中子星合并等事件。

研究團隊當前正在研究體積大10倍的地殼樣本。研究更大的地殼樣本將有助于研究人員擴展搜尋钚-244元素的范圍，從而更加準確判斷钚-244元素抵達地球的時間。

沃納說到：“這個過程中最令人驚嘆的是，你最終發現你所找到的6個或10個可辯別元素并不是來自地球，而是來自宇宙太空，之后，你獲得了一些關于元素來源的線索，即它們來自何處？它們何時形成？”

BY: Stephanie Pappas

FY: 秋

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