当你想到外太空时，你多半会想到恒星、行星和月亮。但太空很大一部分其实是由气体、等离子体和星尘组成的云——也就是星际云。
单是我们银河系附近这片地方，就有大约15个独立星际云凑在一起。太阳系目前正穿越其中一个，正好叫本地星际云。这些云的起源和历史被认为与恒星的诞生和死亡密切相关。但这些云的痕迹在地球上就能看到——就在一个你猜不到的地方：南极的冰层里。
我和同事一直在研究封存在南极古老冰雪里的星尘，好弄清楚太阳系周边——包括太阳系自己——的历史。
在一项发表在《物理评论快报》上的新研究中，我们发现了一个很不起眼的线索，它把太阳系在过去8万年里穿过本地星际环境的那条路线给指了出来。
低头看天
天文学一般是往外看的。望远镜收集来自遥远恒星和星系的光，让我们能看到发生在宇宙深处、跨越漫长时空的事。我们由此推断恒星怎么诞生、怎么死亡，元素怎么形成，宇宙又是怎么演化的。
我们的方法把这种想法彻底翻了个个儿。
我们不是观测射向我们的光，而是研究爆炸恒星的残骸——就在地球上。作为宇宙熔炉，恒星会在核心制造出很多元素，从碳和氧到钙和铁。这些元素里包括稀有同位素（化学元素的变体），比如铁-60。
大质量恒星走到生命尽头时，会爆炸成超新星，这些元素被抛到太空中，变成星际尘埃。
这种尘埃的小颗粒随后在银河系中漂移，偶尔会飘到地球表面。放射性铁-60是恒星爆炸的指纹，就藏在这些颗粒里。通过在地质档案中寻找这些原子，我们就能探测诸如超新星之类的天体物理事件，哪怕它们的光芒早就消失了。
这就是南极洲如此宝贵的原因。这里的积雪堆得很慢，而且基本保持原状，形成了一层一层的记录，能追溯到几万年前。每一层都定格了当时地球周围宇宙空间里有哪些物质。
在南极冰层中发现星尘
当我们研究南极洲500公斤的近期降雪时，我们意外地发现了这种罕见的放射性同位素。它从何而来？近期并没有近地超新星。
但我们的太阳邻域充满了15片云团，太阳系目前正在穿越其中至少一片。星尘是否就在这些云团中等待被地球捕获？如果是的话，那么地球收集到的星尘数量应该与它们的结构有关：云团越致密，其中含有的铁-60就越多。这是我们在2019年的推测。
不久，其他解释被提了出来。数百万年前，地球曾接收到大量来自巨大超新星的铁-60。南极雪中的铁-60是这个信号的最后残余还是回声？一场大雨变成了毛毛雨？
为了查明真相，我们分析了南极冰层中一段重达300公斤的部分，其年代可追溯到4万至8万年前。这个过程十分艰巨。需要将冰融化并进行化学处理，以分离出微量的铁，包括来自星尘的铁-60。
然后，利用澳大利亚国立大学重离子加速器设施的灵敏原子计数技术——加速器质谱法，我们数出了铁-60的单个原子。
预期很明确：根据此前对南极表层雪和数千年历史的海洋沉积物的测量，我们预计会检测到某一稳定的铁-60沉降水平。
然而，我们发现实际含量更低。并非为零，但明显低于预期。
这一结果表明，在那段时期，到达地球的星际尘埃减少了。在天体物理学的时间尺度上，这是一个相对较短时期内发生的显著变化，与数百万年前沉积在地球上的铁-60所对应的漫长时标并不相符。因此，我们需要寻找这种同位素的一个更小、更局部的来源。
一个合理的解释
自然而然，天文学家对太阳系周围的云团也颇感兴趣。去年，一项重建这些云团历史的研究得出结论：它们很可能起源于一次恒星爆炸。此外，他们还发现太阳系一直在穿越本地星际云，时间大约始于4万至12.4万年前。
如果这一结论正确，我们便可以预期，地球上收集到的铁-60含量应当在同一时期——即4万至12.4万年前——的某个时间点发生变化。
这正是我们在南极洲得到的结果。
不过，这种说法并不完全对得上。如果这些云确实直接源自一颗爆炸的恒星，那我们在南极冰层中实际看到的铁-60应该会多得多。
尽管如此，这些云仍在地球的地质记录中留下了印记。如果我们看得更深，分析更古老的冰层，也许很快就能解开这些本地星际云的谜团，弄清它们的完整历史和不明来历。
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