超新星爆發時，地球安全嗎？

李鑒

銀河系里聚集著兩三千億顆恒星，當然不乏大質量恒星，堪稱一個巨大的潛在超新星“倉庫”。而這里一旦爆發超新星，會不會對地球生命產生影響呢？

并非杞人憂天

20世紀50年代以來，有科學家提出超新星爆發可能是地球生命史上物種滅絕的元兇之一。理論上，鄰近超新星爆炸所釋放出的伽馬射線可以在數十年里破壞掉臭氧層，使地球表面完全暴露在對生物有害的紫外線下。

20世紀末，天文學家發現可以通過尋找鐵-60 來追蹤太陽附近遠古超新星的蛛絲馬跡。鐵-60是鐵的同位素，我們日常接觸到的都是穩定的鐵-56，它的原子核中包含26個質子和30 個中子，鐵-60則多了4個中子。像碳、氮、氧這樣較輕的元素都是通過恒星內部的核聚變產生的，而恒星能制造的最重元素，只到鐵為止，像金、鉑、鈾等比鐵更重的元素，只能在超新星爆發或中子星碰撞時的極高溫環境中形成。鐵-60就是來自超新星，它是一種放射性元素，半衰期約260萬年。因此，如果在地球上發現鐵-60，那么它們一定來自不遠處的超新星在過去幾百萬年里的爆發。

到了21世紀初，德國科學家在海底鉆取的一段250 萬年前的沉積物中真的探測到了微量的鐵-60原子。2016年，科學家在地球周邊的太空塵埃及阿波羅計劃從月球帶回的樣品等多個環境中也發現了鐵-60，而且它們抵達地球的時間多為250 萬年左右。這說明，大約250 萬年前在地球附近確實有過一顆超新星爆發！它距離我們約150～300光年。

危險來自哪兒？

天文學家仔細研究了這次超新星爆發，發現除了伽馬射線以外，對生命產生更致命威脅的還有從超新星中產生的宇宙射線！

宇宙射線是從宇宙中闖入地球的高能量質子或原子核。它們進入大氣層時，會和氮、氧等原子碰撞，形成中子和一種叫做μ 介子的“粒子雨”。μ介子大多數在幾微秒內衰變成電子，但仍然會有許多抵達地表，平均每平方米每分鐘約有10000 個。它們也會穿過人體，其中一小部分會和人體發生相互作用。平均而言，它們占據了人體所受輻射總量的六分之一左右。

平時，少量的μ 介子不會帶來嚴重傷害。但如果宇宙射線增強100 倍，輻射產生的放射性物質將在大型動物體內積累，降低其繁殖能力，直到它們絕育、絕種。如果宇宙射線繼續增強100 倍，昆蟲和單細胞生物也將從地球上消失。250萬年前那次超新星爆發時，超量百倍的μ 介子直達海洋深處，而且持續了數千年。一些大型古生物，如“巨齒鯊”正好在這段時間滅絕，很難說二者沒有關聯。

人類是否安全？

研究表明，如果在距離我們20光年的范圍內爆發超新星，地球生命將會面臨滅頂之災。而人類的“安全距離”則可能在50～100 光年之外。

幸運的是，首先，離我們最近的太陽不會爆發成為超新星。其次，在50 光年的范圍內，也沒有將會成為超新星的大質量恒星。但我們也不能百分之百放心，因為小質量的白矮星在吸積物質后也可能爆炸成為另一種類型的超新星——Ia 型超新星。根據歐洲空間局蓋婭（GAIA）衛星的最新觀測結果，有人估計在距離地球75光年的范圍內，80% 的白矮星已經被找到了，其中也沒有發現超新星“候選體”。剩下的可能性，還有待今后的觀測來排除。

在安全距離之外，目前所知最有希望“很快”爆發成超新星的，是600 多光年外的獵戶座參宿四。它的質量是太陽的10～20 倍，半徑大約是太陽的800 倍，屬于恒星里個頭最大的紅超巨星。它的壽命不超過一千萬年，這在宇宙天體中實在是太短暫了。

獵戶座參宿四“隨時”可能爆發成為超新星。究竟是什么時候？答案也許就在明天，也許會在幾萬年以后，也許已經爆炸了但光線還沒有到達地球。畢竟和它的壽命相比，幾千幾萬年也不過就是片刻工夫而已，提前或推遲“片刻”誰又能說得清呢？它的爆發應該不會帶來大的災難，只不過天空中會暫時多出一顆和月亮差不多亮的星星而已。