根据近日发表在《自然·天文学》上的一项国际研究显示，来自远古宇宙事件的碎片可能至今仍在持续落向地球。研究团队通过分析太平洋深海铁锰结壳中的稀有放射性同位素，发现了寿命很长的钚-244原子，为追踪太阳系附近曾发生的剧烈宇宙事件提供了新证据。
这项研究由德国亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心(HZDR)的Dominik Koll博士和Anton Wallner教授领导，并与澳大利亚核科学技术组织(ANSTO)及澳大利亚国立大学(ANU)合作完成。研究人员在每公斤海底结壳中探测到数百个钚-244原子。钚-244的半衰期约为8100万年，足够长，可以在地球地质样品中留下来自远古宇宙的痕迹。
研究团队同时寻找另一种放射性同位素锔-247。锔-247半衰期约为1600万年，理论上可与钚-244在同一类宇宙核合成过程中产生。不过，研究人员并未检测到明确的星际锔信号。论文合著者、曾在ANSTO维加加速器科学中心参与测量的Michael Hotchkis博士表示，这说明相关宇宙爆发发生在相当久远的过去;但时间又不应超过约10亿年，否则钚-244也难以保留下来。对数据的进一步评估指向一个时间范围：这次事件可能发生在1亿多年前。
研究人员认为，最可能的来源是两颗中子星合并引发的千新星爆发。此类事件被认为是宇宙中约一半重元素形成和扩散的重要来源。包括钍、铀在内的锕系元素，以及钚、锔等超铀元素，都需要通过快速中子俘获过程，即r过程产生，而中子星合并正是这类过程的重要场所。
此次研究所用样品是一块1976年从太平洋海底4830米深处打捞出的铁锰结壳，重量约1.9公斤。由于这种结壳生长极其缓慢，研究人员能够像翻阅“海底年轮”一样，按层分析其形成历史。样品经过钻芯、铍-10年代测定、计算机断层扫描和精细加工后，被制成多个约90克的小样，每个样品对应约100万年的生长记录。
在澳大利亚国立大学HIAF加速器的测量中，铁-60同位素信号清楚显示出约200万年前和700万年前的超新星特征，而且精度高于以往研究。此前有观点认为，如果钚-244也在这两个时间点出现峰值，那么重元素可能来自超新星爆发。但结果并非如此：钚-244的分布相当均匀，更像是长期、持续地进入地球，而不是某一次近邻超新星留下的集中信号。
这项工作的关键，在于极高灵敏度的稀有同位素探测能力。研究团队利用加速器质谱法计数极少量原子，即便在90克岩石中可探测到的钚-244原子不足100个，也能进行分析。Hotchkis博士表示，ANSTO具备这类能力，为澳大利亚提供了世界领先的核科学工具，可用于多种科学和技术研究，也包括支持核不扩散目标的核监测工作。
研究人员仍在寻找更多证据。他们推测，地球上某些更古老的岩层中，或许还保存着这次r过程事件及其尘埃扩散的线索;月球表面长期未受扰动的尘埃，也可能成为未来追踪远古宇宙爆发的重要样本。
