“红尘滚滚”的沙子产自超新星暴

地球上海洋和陆地的沙子不是来自沙尘暴，而是来自“星尘暴”，地球上所有数也数不清的沙子实际上是恒星物质的一部分，大质量恒星通过超新星暴的方式产生了包括沙子在内的所有物质。元素硅是沙子的主要化学成分，细小的沙粒是制造混凝土和玻璃的原材料，诗人写下了“从一粒沙子看世界”的诗句，在天文学家看来，地球上的每一粒沙子都来自于遥远的星空。其实不限于沙粒，人们的身体组织起初也是星尘物质的一部分，天文学家比诗人更有理由吟唱，“我们是星尘的一部分”的诗句。

地球岩石、地面沙子、玻璃和建筑用的混凝土材料、甚至手机配件包含了常见化学成分的硅元素。2013年，天文学家在银河系内的两个超新星暴的遗物中发现了硅元素，英国卡迪夫大学的天文学家将超新星硅元素的发现成果发表在英国皇家天文学会主办的刊物《每月通讯》杂志上，卡迪夫大学的天文团队证实了天体物理学概念的物质起源理论，地球物质不是某种神明的产物，硅元素物质在地球上普遍存在，它们最初来源于宇宙中极为剧烈的超新星爆发事件。

长期以来，天文学家思考了一个古老而新鲜的科学问题，由硅、碳和铁之类的元素物质组成了灰尘，尘埃物质究竟是怎样形成的？有一种通常性的解释，当太阳之类的大质量恒星进入演变的晚期时，它们将以大爆炸的方式结束演变的历程。在死亡恒星发生大爆炸的过程中，强大的恒星风好似冲击波的作用，如同巨浪翻滚的气体物质被恒星风压缩和融结成了尘埃颗粒，漫天飞舞的尘埃颗粒如同雪片在寒冷的冬季纷纷扬扬地从天而降一样。

天文学家有一些疑惑不解之处，他们在十分遥远的星空探测到了大量的宇宙尘埃，在宇宙大爆炸之后不久似乎形成了星系尘埃，除了通过宇宙大爆炸过程形成了尘埃以外，星际尘埃的形成还有其它的方式。天文学家在银河系内的少量超新星暴遗址中发现了含有硅元素的尘埃物质，至少证明了一个事实，宇宙中最早形成的行星可能含有硅元素物质，沙粒是富含硅元素的物质之一，太空沙粒不仅降到了地球，而且在恒星风的“吹拂”下飘落到了其它的行星上，我们的太阳和地球最初也是在沙尘暴的尘埃云团中形成的，“宇宙沙尘暴”或“星系沙尘暴”完全不是地球沙尘暴所能比拟的。

超新星暴揭示了宇宙尘埃的来源，星系尘埃是形成恒星和行星的关键物质，早期的年轻宇宙密集分布布了巨量的尘埃颗粒，天文学家对尘埃的起源仍有很多模糊不清的认识，从早期的宇宙中寻找由超新星暴遗留的尘埃，大质量恒星通常有短的生命周期，它们在生命演变的最后阶段以超新星暴的形式释放了巨量的尘埃物质。过去的天文观测结果表明，在我们地球的邻近星系发生了超新星暴，从中产生了相对少量的尘埃。丹麦的奥尔胡斯大学的一支天文学家进行了连续观测，他们在一个地球附近的星系中发现了超新星SN2010jI，揭开了尘埃如何形成的神秘面纱，2010年，天文学家首次发现了超新星SN2010jI，他们从超新星爆发之后的大约2.5年开始详细记录尘埃的形成和产生的数量。

丹麦的奥尔胡斯大学的天文团队在观测中发现，尘埃颗粒在开始阶段的形成速度较慢，在之后阶段的形成速度较快，尘埃颗粒的直径达到了1至4.2毫米，当尘埃颗粒的直径比一般尘埃大了很多时，这些大颗粒尘埃足以抵抗超新星的激波产生的破坏作用。超新星SN2010jI的爆发将巨量的碎片物质抛射到了周围的太空，这些碎片物质在炽热喷发的环境中难以压缩成尘埃颗粒，但伴随而来的是超新星冲击波或超新星激波，强烈的激波穿越了碎片物质，正是超新星激波将碎片物质挤压成了冷而密实的颗粒物质，超新星暴为尘埃颗粒的形成和成长提供了理想的物理条件。

早期的宇宙发生了超新星暴，类似超新星SN2010jI的早期宇宙超新星可能有相同或类似的尘埃物质产生率，丹麦的天文团队在计算机模型的演示结果中发现，理论预期与在早期宇宙中发现的巨量尘埃物质数量十分吻合。丹麦的天文团队在第一次观测之后的868天进行了最后一次观测，他们发现超新星SN2010jI产生的尘埃数量增加到了太阳质量的0.04倍，相当于830个地球的质量。超新星尘埃的数量随时间的延长而增加，丹麦的天文团队预期，超新星SN2010jI将在20年之后制造出相当于太阳质量一半的尘埃颗粒。天文学家已在银河系内的星系之间发现了巨量的尘埃和气体物质，同样在我们的太阳系内发现了大量的太空尘埃。

（编译：2021-1-10）

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