在地球与太空之间

人类是生活在地球表面的生物。当我们仰望星空，看到那些闪耀的星星时，会觉得它们是那么遥远。但我们不该忘记，其实地球只是太阳系的一颗行星，而太阳也只是银河系中一颗普通的恒星。在几十亿年前，整个太阳系正是由一片星际尘埃演化而来。构成地球，乃至我们身体的物质，归根结底都来自于宇宙中各种天体的变化和相互作用。那些看似遥远的天体，与地球乃至地球上的所有生物，可能有着密切的联系。

当恒星的燃料耗尽，到了生命尽头，就会发生剧烈的超新星爆发，其短暂的光亮甚至可以超过整个星系。这种爆炸如果发生在地球附近的区域，会对地球和地球生命造成怎样的影响？在地球几十亿年的历史中，究竟有没有经历过超新星爆发的袭击？数百万年前发生爆炸的超新星已经变成了黑洞或中子星，现在很难通过观测手段发现它们的位置。想要发现附近超新星爆发的证据，就必须在地球寻找。

银河系有数以千亿计的恒星，每个百年大约都会发生几次超新星爆发。考虑到地球大约45亿年的年龄，在此期间，地球附近必然发生过超新星爆发。那么，这些爆炸究竟发生在什么时间？对地球造成了什么影响，又留下了什么痕迹？根据一些线索，科学家推测在几百万年之前，在距离地球几百光年的位置曾经发生过一次超新星爆发。从地球上看，这次爆炸应该亮如满月，就算是白天也能看得见。当时人类的远祖——南方古猿可能对它并没有太大的反应，但这确实可能在地球上留下了永久的痕迹。

虽然没有切实的证据，但一些科学家推测，如果超新星爆发距离地球较近，那么在爆炸中被加速到接近光速的氢和氦原子核，以及一些高能宇宙射线在到达地球时会对地球的臭氧层造成损害。在大气层中发生的变化会产生更多的氮化合物，这些物质降落到地面之后促进植物生长，从而减少大气层中二氧化碳的含量，进而降低地表的气温。一些高能粒子到达地面会促进地球生命发生突变，而一些带电粒子进入大气层时又容易引发更多闪电，进而产生大量的野火。

地球附近的超新星爆发究竟会对生物产生怎样的影响，目前还没有定论。人们大多认为，超新星爆发不会像火山爆发或小行星撞击一样，造成生物的大灭绝。而且考虑到构成地球自身的物质本来就源于更久之前的超新星爆发，想要确定近期的超新星爆发以及其可能对地球造成的影响，就需要找到明确的信息。

一些具有放射性的物质可以成为这样的关键指标。例如铁-60，这种物质是在大恒星的内部合成出现的，它的半衰期是260万年。地球上的铁-60原子很可能就来自于近期的超新星爆发。考虑到种种因素，有研究者在上世纪90年代从北太平洋海底的沉积山上取得物质样本——这种由沉积矿物形成的海底山，每百万年才会增高几毫米。研究者在取得了沉积物的样本之后，把它们按照形成的年代切片，随后使用加速器质谱仪寻找样本中的铁-60原子，终于从无数的铁原子中发现了23个铁-60原子。

科学家又在地球的其他位置，以及古生物化石中、月球土壤中，甚至太空中都发现了铁-60原子的痕迹。这些证据表明，在大约300万年前到200万年前的这个时间范围内，地球曾经遭受过一次超新星爆发的袭击。在超新星爆发过程中也会形成同样具有放射性的钚-244——这也成为科学家寻找的标志物之一。通过钚-244，人们进一步把这次在地球附近发生的超新星爆发的时间确定在大约250万年前（也有反对意见认为，中子星的碰撞也会形成大量的钚-244）。

太阳系形成于大约45亿年前，在这之前，这里只是一片星际灰尘。其实直到现在，地球与外界仍有着丰富的物质交换。每年都有数万块陨石穿越大气层到达地球表面，其中很多陨石是形成于太阳系初期，有的甚至可能形成于太阳系出现的几十亿年之前。想要理解太阳系形成之前的宇宙环境，以及太阳系形成初期的状态，甚至地球生命的来源，这些陨石具有重要价值。

2019年4月，一些黑色的陨石如雨点般降落在哥斯达黎加的一个村庄，这很快就吸引了科学家的关注。这次降落的陨石属于碳质球粒陨石（Carbonaceous chondrite），随后依据它们降落的地点被命名为阿瓜斯萨卡斯陨石（Aguas Zarcas）。它们是构成太阳系的最早期物质残余，其中含有氨基酸等有机化合物——这是构成蛋白质的基础。有科学家猜测，正是这些太阳系形成初期的物质在太空中发生了一些化学反应，随后在大约45亿年前落在地球表面，才促成了地球生命的出现。

目前科学家从碳质球粒陨石中已经发现了100种氨基酸，以及构成RNA的核碱基。人们未必能够从陨石中发现生命现象，却可以从中发现构成生命的必不可少的基础物质。正是这些发现促成了一个新学科——天体生物学（astrobiology）的出现。这些陨石在太阳系中运行了数十亿年，一直保持着原有的状态，但是它们从进入地球大气层就开始受到“污染”，它们吸收地球的空气和水分，与之发生反应，地球的微生物也会与之接触。如果能够在陨石刚刚掉落地面时就对其进行妥善的储藏，避免其被地球环境所影响，它们的科学价值就会更大。科学家盼望不仅能够在未受污染的陨石中发现氨基酸，甚至可以发现糖或蛋白质等更复杂的分子。

在这些久远的陨石中也蕴含着太阳系前世今生的秘密。与1969年降落在澳大利亚的默奇森陨石（Murchison meteorite）作对比，其中最久远的物质形成于大约75亿年前。如果人们能够确认阿瓜斯萨卡斯陨石的物质也形成于同一时间，那么就可以认为构成太阳系的物质形成于约70亿年前——也就是说，在太阳系形成之前大约有几十亿年的时间，这个区域都是一片混乱的星际尘埃。这些物质源于大约70亿年前活跃的恒星活动，而究其根源，可能源于当时的一次星系碰撞。

无论是研究几百万年前超新星爆发对地球可能造成的影响，还是新兴的天体生物学，目前很多研究都还处于探索和猜想阶段。但是这些尚未有定论的科学猜想，已经足以让我们在仰望星空时对这些闪烁的恒星，以及整个银河系产生更加亲近且深邃的感情。这不仅是我们的来处，也终究会是我们的归宿。

（本文写作参考了《科学》杂志的相关报道）

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