太陽里的銀去哪了？科學(xué)家可能終于找到了答案

98.5%——這是太陽質(zhì)量中氫和氦的占比。剩下的1.5%里擠著碳、氧、鐵、銅，還有一丁點兒銀。問題就出在這一丁點兒上。過去幾年，天文學(xué)家反復(fù)測量太陽外層大氣，總發(fā)現(xiàn)銀的含量比它該有的少了一大截。太陽的銀，好像憑空藏起來了。

這個謎團(tuán)如今可能被一項新研究揭開了。比利時列日大學(xué)的博士后塞瑪·恰勒什坎（Sema Caliskan）和同事通過計算機(jī)模擬提出：太陽的銀并沒有消失，而是一直都在，只是之前我們看錯了地方。

先說說為什么非要在太陽里找銀。銀元素誕生于大質(zhì)量恒星死亡時的劇烈超新星爆發(fā)。當(dāng)這些爆炸的碎片重新聚集成新的恒星和行星，銀也就跟著散落在了宇宙里。所以，銀可以當(dāng)一塊“化石”，告訴天文學(xué)家?guī)资畠|年里銀河系是怎么回收重元素的。恰勒什坎就說：“通過研究不同類型、不同年齡恒星的星光，我們希望能弄明白銀在宇宙中是在哪里形成的，又是怎樣隨著時間的推移散布到整個銀河系的。”

一個很自然的辦法是去對比太陽和另一類極其古老的石頭——CI碳質(zhì)球粒隕石。這類隕石形成于46億年前，用的材料和造太陽的是同一批原始物質(zhì)。科學(xué)家們敲開落到地球上的CI隕石，測到里面的銀含量，再拿這個數(shù)字去跟太陽的光譜記錄比對，應(yīng)該要對得上才對。可問題就出在這里：太陽的銀含量比CI隕石低得多，好像丟了不少。

要理解為什么“對不上”，得先了解天文學(xué)家怎么給太陽做“化學(xué)分析”。太陽內(nèi)部產(chǎn)生的光在往外沖時會撞上外層大氣里的原子。這些原子會吞掉特定波長的光，于是在太陽光譜上留下一道道暗線，就像一份獨(dú)特的元素指紋。不同的元素吞掉不同波長的光，只要數(shù)指紋、比深淺，就能反推太陽上有哪些元素以及每種有多少。光譜指紋里銀的線很淡，顯示的量比依據(jù)CI隕石算出來的預(yù)期值少了一大截。這奇怪的缺口困擾了太陽研究者好幾年。

恰勒什坎團(tuán)隊?wèi)岩桑遣皇亲x數(shù)的人自己漏掉了什么。他們沒法扛著儀器飛到太陽跟前去取樣，但可以反過來在計算機(jī)里重構(gòu)太陽原子的行為。邏輯很簡單：如果能在模擬里造出一個含銀量合理、卻產(chǎn)生出和真實太陽一樣黯淡銀光譜的模型，那就等于找到了銀藏起來的方式。

過去也有人試過類似的手段，但當(dāng)時做的模擬太簡單了。一道星光打上原子，會推動電子躍遷到更高能級，電子回落時再放出特定波長的光子，這就是普通的吸收和發(fā)射。可當(dāng)太陽內(nèi)部環(huán)境足夠極端時，情況會變復(fù)雜。原子有可能直接被剝離掉一顆甚至多顆電子，變成離子。離子里的電子能級和中性原子完全不同，它們吞掉和放出的光的波長也跟著大幅偏移，經(jīng)常就會滑出可見光波段，跑到紫外線區(qū)域里去。如果天文學(xué)家的光譜儀只盯著可見光看，自然就看不到這些離子的信號了。

恰勒什坎團(tuán)隊的模擬就把這種電離效應(yīng)細(xì)致地納了進(jìn)來。他們讓模擬里的銀原子經(jīng)歷真實太陽大氣里的高溫和高能輻射環(huán)境，發(fā)現(xiàn)銀很容易被剝掉一個最外層電子，變成一價銀離子。變成離子后，銀原本最明顯的那幾條吸收線恰好從可見光波段移到了紫外區(qū)。換句話說，太陽的銀其實沒少，只是大部分銀原子變成了“隱身”狀態(tài)，留下的指紋落在了人們此前沒仔細(xì)查的紫外波段里。當(dāng)團(tuán)隊把離子化的銀信號換算回模型可觀測的總量時，模擬出來的光譜就和真實太陽的光譜完美吻合了——銀一直在那兒，只是我們被它的“偽裝”給騙了。

這個發(fā)現(xiàn)漂亮地解釋了一個折騰了太陽物理學(xué)家好幾年的小謎題。但它真正的價值不止在解決一個失蹤案。對銀元素的追蹤直接關(guān)系到人類對重元素起源的理解。宇宙里比鐵重的元素主要靠快中子俘獲過程合成，而這一過程可能發(fā)生在中子星碰撞等極端事件中，也可能在某些特殊超新星里發(fā)生。銀正好處在中間偏重的質(zhì)量區(qū)間，搞清楚它在不同年代恒星里的豐度，就能反推這些暴力事件在銀河系演化史上的頻次和貢獻(xiàn)比例。現(xiàn)在，模型補(bǔ)齊了太陽銀的數(shù)據(jù)缺口，相當(dāng)于給這張宇宙元素賬本填補(bǔ)了一個關(guān)鍵空白。

當(dāng)然，這篇研究還帶著一個科學(xué)上必須保留的謹(jǐn)慎用語：科學(xué)家“可能”已經(jīng)找到了答案。模擬雖然能完美復(fù)現(xiàn)觀測結(jié)果，但畢竟是對遙遠(yuǎn)恒星大氣的一層計算機(jī)猜想。要想真正判斷太陽的銀是不是全躲在紫外指紋里，還需要將來有專門的紫外波段高分辨率觀測來直接驗證。比如正在規(guī)劃中的新一代太陽望遠(yuǎn)鏡和紫外空間望遠(yuǎn)鏡，如果未來能對準(zhǔn)太陽的紫外光譜仔細(xì)掃描，看到預(yù)測的離子吸收線，那時“可能”才會變成“確實”。

不過眼下，一個令人困擾的銀元素失蹤案，就這樣被一組巧妙的原子模擬推向了水落石出的邊緣。太陽的銀大概哪兒也沒去，只是藏在了光譜的紫外一角，等著我們的目光追過去。