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當(dāng)宇宙中的那些大質(zhì)量恒星“壽終正寢”之時，通常會發(fā)生威力極為巨大的超新星爆發(fā)，在短時間之內(nèi)，其亮度足以照亮其所在的整個星系，釋放出的能量可以相當(dāng)于太陽終其一生釋放出的總能量之和，甚至更高，正因為如此，超新星爆發(fā)也被稱為已知宇宙中威力最大的爆炸。
引人注目的是，在獵戶座方向，距離我們大約640光年的位置上，就有一顆“垂垂老矣”的大質(zhì)量恒星——參宿四，根據(jù)科學(xué)家的觀測，這顆恒星已經(jīng)演化到其“生命末期”的紅超巨星階段，而這也就意味著，在不遠(yuǎn)的未來，它就會發(fā)生超新星爆發(fā)。 在過去的日子里，科學(xué)家普遍認(rèn)為，參宿四即使發(fā)生超新星爆發(fā)，也不會對地球構(gòu)成實質(zhì)性威脅。 這種觀點主要基于兩個原因：一是超新星爆發(fā)中最具破壞性的伽馬射線暴通常沿恒星的自轉(zhuǎn)軸方向釋放，而參宿四的自轉(zhuǎn)軸并未指向地球；二是超新星爆發(fā)釋放出的高能光子和粒子流，其影響范圍是有限的（一般認(rèn)為是100光年左右），而參宿四與地球之間的距離遠(yuǎn)超這個范圍。
（↑參宿四實拍圖） 然而一項近日發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上的新研究，卻對此給出不同的觀點。根據(jù)此次研究的結(jié)果，參宿四的爆發(fā)，可能會導(dǎo)致地球氣候突變，而如果真是這樣，就意味著未來地球?qū)⒋蠼禍亍?/span> 研究人員表示，碳14是這項研究中至關(guān)重要的“信使”，它們的生成與宇宙射線密切相關(guān)。 當(dāng)高能宇宙射線進(jìn)入地球大氣層時，會與大氣中的氮14發(fā)生核反應(yīng)，生成碳14，在此之后，它們會與氧結(jié)合形成二氧化碳，其中的一部分會被植物通過光合作用吸收，由于樹木每年都會形成一個年輪，因此這些年輪就像天然的“時間膠囊”，將每年大氣中碳14的濃度忠實地記錄下來。
如果某段時間，地球遭受了異常強(qiáng)大的宇宙射線轟擊（例如來自超新星爆發(fā)），大氣中生成的碳14會顯著增加，從而在當(dāng)年的樹木年輪中留下碳14含量激增的“指紋”。 通過對全球大量古樹樣本的精確年代測定和碳14分析，研究人員在地球歷史上識別出了多起顯著的碳14激增事件，這些事件的時間點，被認(rèn)為是可能對應(yīng)著遙遠(yuǎn)超新星爆發(fā)的證據(jù)。 在此之后，研究人員將其與已知的地質(zhì)氣候事件和天文觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)了兩個令人矚目的“巧合”。 1、大約在12760年前，地球經(jīng)歷了一次被稱為“新仙女木冰期”（Younger Dryas ）的氣候突變事件，導(dǎo)致北半球氣溫驟降，巧合的是，距離地球約900光年的船帆座超新星在大約13000年前爆發(fā)。  （船帆座超新星遺跡） 2、另一次被稱為“舊仙女木冰期”（Older Dryas）的全球性大降溫事件，發(fā)生在大約14320年前，巧合的是，距離地球約1140光年的霍因加（Hoinga）超新星在大約15000年前爆發(fā)。 研究人員指出，考慮到地球氣候系統(tǒng)響應(yīng)所需的時間以及測量的誤差，我們可以認(rèn)為，它們在時間上高度吻合，而這也就意味著，在這兩起地球氣候突變事件中，超新星爆發(fā)很可能扮演了關(guān)鍵的“角色”。 那么，這其中的原理是什么呢？此次研究給出的答案是，超新星爆發(fā)釋放出的高能光子，其影響范圍可能比之前估算的大得多，在這種情況下，它們就能夠大量分解地球大氣層中的兩種溫室氣體——臭氧和甲烷。 是的，臭氧其實也是一種溫室氣體，另一方面，甲烷雖然在大氣層中的濃度遠(yuǎn)低于二氧化碳，但其單位質(zhì)量所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)卻是二氧化碳數(shù)十倍。 根據(jù)研究人員的估算，從整體上來講，地球大氣層中的臭氧和甲烷對地球溫室效應(yīng)的“貢獻(xiàn)”可以超過10%，所以這兩種氣體被大量分解，就會讓地球的“保溫能力”出現(xiàn)明顯下降，溫度也會隨之降低。
在此基礎(chǔ)上，再加上極地冰蓋對地球溫度下降的正反饋過程（溫度降低會使冰蓋面積增加，這會使地球表面將更多的太陽光反射回太空，從而造成溫度進(jìn)一步下降，這又會造成冰蓋面積繼續(xù)增加），如此一來，就導(dǎo)致了地球的大降溫。 所以根據(jù)這項研究，一個合理的推測就是：既然船帆座超新星和霍因加超新星能導(dǎo)致地球氣候突變，那距離更近的參宿四爆發(fā)，同樣也可能會導(dǎo)致地球氣候突變。 不過就目前的情況來看，這并不是確定的結(jié)論，該研究團(tuán)隊也表示，在后續(xù)的研究會探索其他可能的解釋。期待在未來的日子里，科學(xué)家能有更多的發(fā)現(xiàn)，然后將其否定，畢竟如果參宿四的爆發(fā)真的會導(dǎo)致地球大降溫，那對于我們?nèi)祟悂碇v，就顯然不是一個好消息…… 參考資料：Late Quaternary supernovae in Earth history，Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 539, Issue 4, June 2025, Pages 3201–3219，doi.org/10.1093/mnras/staf554 |
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