超新星爆发时，地球安全吗？

李鉴

银河系里聚集着两三千亿颗恒星，当然不乏大质量恒星，堪称一个巨大的潜在超新星“仓库”。而这里一旦爆发超新星，会不会对地球生命产生影响呢？

并非杞人忧天

20世纪50年代以来，有科学家提出超新星爆发可能是地球生命史上物种灭绝的元凶之一。理论上，邻近超新星爆炸所释放出的伽马射线可以在数十年里破坏掉臭氧层，使地球表面完全暴露在对生物有害的紫外线下。

20世纪末，天文学家发现可以通过寻找铁-60 来追踪太阳附近远古超新星的蛛丝马迹。铁-60是铁的同位素，我们日常接触到的都是稳定的铁-56，它的原子核中包含26个质子和30 个中子，铁-60则多了4个中子。像碳、氮、氧这样较轻的元素都是通过恒星内部的核聚变产生的，而恒星能制造的最重元素，只到铁为止，像金、铂、铀等比铁更重的元素，只能在超新星爆发或中子星碰撞时的极高温环境中形成。铁-60就是来自超新星，它是一种放射性元素，半衰期约260万年。因此，如果在地球上发现铁-60，那么它们一定来自不远处的超新星在过去几百万年里的爆发。

到了21世紀初，德国科学家在海底钻取的一段250 万年前的沉积物中真的探测到了微量的铁-60原子。2016年，科学家在地球周边的太空尘埃及阿波罗计划从月球带回的样品等多个环境中也发现了铁-60，而且它们抵达地球的时间多为250 万年左右。这说明，大约250 万年前在地球附近确实有过一颗超新星爆发！它距离我们约150～300光年。

危险来自哪儿？

天文学家仔细研究了这次超新星爆发，发现除了伽马射线以外，对生命产生更致命威胁的还有从超新星中产生的宇宙射线！

宇宙射线是从宇宙中闯入地球的高能量质子或原子核。它们进入大气层时，会和氮、氧等原子碰撞，形成中子和一种叫做μ 介子的“粒子雨”。μ介子大多数在几微秒内衰变成电子，但仍然会有许多抵达地表，平均每平方米每分钟约有10000 个。它们也会穿过人体，其中一小部分会和人体发生相互作用。平均而言，它们占据了人体所受辐射总量的六分之一左右。

平时，少量的μ 介子不会带来严重伤害。但如果宇宙射线增强100 倍，辐射产生的放射性物质将在大型动物体内积累，降低其繁殖能力，直到它们绝育、绝种。如果宇宙射线继续增强100 倍，昆虫和单细胞生物也将从地球上消失。250万年前那次超新星爆发时，超量百倍的μ 介子直达海洋深处，而且持续了数千年。一些大型古生物，如“巨齿鲨”正好在这段时间灭绝，很难说二者没有关联。

人类是否安全？

研究表明，如果在距离我们20光年的范围内爆发超新星，地球生命将会面临灭顶之灾。而人类的“安全距离”则可能在50～100 光年之外。

幸运的是，首先，离我们最近的太阳不会爆发成为超新星。其次，在50 光年的范围内，也没有将会成为超新星的大质量恒星。但我们也不能百分之百放心，因为小质量的白矮星在吸积物质后也可能爆炸成为另一种类型的超新星——Ia 型超新星。根据欧洲空间局盖娅（GAIA）卫星的最新观测结果，有人估计在距离地球75光年的范围内，80% 的白矮星已经被找到了，其中也没有发现超新星“候选体”。剩下的可能性，还有待今后的观测来排除。

在安全距离之外，目前所知最有希望“很快”爆发成超新星的，是600 多光年外的猎户座参宿四。它的质量是太阳的10～20 倍，半径大约是太阳的800 倍，属于恒星里个头最大的红超巨星。它的寿命不超过一千万年，这在宇宙天体中实在是太短暂了。

猎户座参宿四“随时”可能爆发成为超新星。究竟是什么时候？答案也许就在明天，也许会在几万年以后，也许已经爆炸了但光线还没有到达地球。毕竟和它的寿命相比，几千几万年也不过就是片刻工夫而已，提前或推迟“片刻”谁又能说得清呢？它的爆发应该不会带来大的灾难，只不过天空中会暂时多出一颗和月亮差不多亮的星星而已。