北京大學 徐仁新 編譯自Rachel Berkowitz. Physics，May 13，2026

本文選自《物理》2026年第6期

在過去數萬年內，太陽系一直在穿越本星際云LIC (local interstellar cloud)，它是太陽附近15個由氣體和塵埃構成的星際云之一。此前在南極地表雪中已發現了可能來自LIC的塵埃；鐵同位素示蹤分析研究顯示，這些塵埃應該產生于超新星。如今，在深埋南極的冰層中，德國德累斯頓研究中心Koll領導的團隊再次發現了鐵同位素60Fe的增豐。他們從幾百公斤的冰芯中提純并分析了微量的60Fe，并推斷：60Fe很可能來自LIC，該星際云起源于史上一次超新星爆發活動。

地質史上超新星核合成60Fe的沉積率(按時間倒序，0為現在)。南極冰給出的星際60Fe沉積率低于南極雪和深海沉積物測量值，反映了過去8萬年期間太陽系穿越LIC過程中星際60Fe沉積率的變化

誠然，當太陽系在銀河系運動時會經過疏密不等的星際介質區域 (本文據“Koll D et al. Phys. Rev. Lett.，2026，136：192701”補充而成。——譯者注)。在太陽周圍15 pc之內，分布著15個熱而彌散的星際云團，溫度為(0.5—1)×104 K、數密度為 0.1—0.2 cm-3。每一團星際云具有不同的特定運動速度，但它們作為一個整體(通常又稱作本星際云復合體，其整體運動特征暗示可能具有共同起源)被嵌入100—200 pc大小的本地泡之中，其溫度是(1—100)×104 K、數密度是0.005 cm-3。本地泡的成因有待深入研究，但一般認為可能起源于一千萬年前天蝎半人馬座星協中近二十顆超新星爆發驅動的外流。人們推測，本星際云復合體可能形成于約120萬年前上半人馬座-豺狼星團的一次超新星爆炸，其遺跡在壓力驅動下膨脹并掃過星際介質。

太陽系正穿越的LIC就是本星際云復合體中15個小型星際云之一，它于13萬年前才形成，總質量約0.3M⊙。基于天文觀測估計，太陽系約在4至12萬年前進入LIC。2至6千年后，太陽系將離開LIC并進入相鄰的G云。值得一提的是，在過去一二十萬年內超新星合成放射性核素的地質沉積物中，很可能已經記錄了超新星對本星際云復合體的影響。

超新星爆炸可合成放射性核素60Fe，其衰變(
)的半衰期為2.6百萬年。此前人們已在水成型鐵錳結殼、深海沉積物以及月壤中發現過60Fe，其輸入地球的豐度有兩個峰值期(大約在兩百萬年、七百萬年之前；左下圖只展示了二百萬年前的峰值)；這為過去一千萬年內近地超新星的一些活動提供了證據。超新星爆發后，因降溫而凝結成的塵埃會吸附60Fe；同時這些星塵也作為60Fe的載體被帶入地球。不過，在本星際云復合體形成之前，幾百萬年前的超新星事件就已記錄在地質沉積物中。可見，太陽系過去穿行的距離應該遠大于本星際云復合體的空間尺度。

沉積于地球冰蓋中的氣體和塵埃會記錄過去的星際環境變遷。Koll等采集了近300 kg南極冰芯，時間上對應于4萬至8萬年前的歷史時期。他們將冰融化后提取了放射性核素，并使用質譜儀測量60Fe和53Mn。注意，宇宙射線轟擊行星際塵埃時也會產生60Fe和53Mn，但60Fe/53Mn的豐度比可用于區分超新星合成或宇宙線成因的60Fe。核武器和反應堆雖也能產生60Fe，但其貢獻可以忽略不計。經過仔細分析，研究人員發現測得的60Fe含量遠超預期，推斷多余的鐵應該來自太陽系外的星際空間。

結合南極雪和最近深海沉積物的測量結果，Koll團隊重建了過去8萬年間星際60Fe輸入地球的流量。不同歷史時期的測量值顯示，60Fe流量在太陽系初入本星際云LIC時非常低(圖中青綠色倒三角，本次實驗結果)，但在穿越LIC時達到高峰(紅色方塊)，之后在接近LIC出口時逐漸下降(藍色三角)。

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