锂，是宇宙大爆炸后最早诞生的元素之一，也是手机电池中不可或缺的金属。然而在天文学中，它却长期扮演着一个“捉摸不定”的角色：恒星内部的锂含量，总比理论预测要低——那些“失踪”的锂，究竟去了哪里？

近日，一项由中国学者领衔的研究为这一谜题提供了重要线索。杭州电子科技大学硕士研究生张鋆燚作为第一作者，与导师田海俊教授、中国科学院国家天文台施建荣研究员等合作，在国际天体物理顶级期刊《The Astrophysical Journal Letters》（影响因子为11.7）上发表最新成果，首次在年龄仅3500万年的年轻星团中探测到清晰的锂“凹坑”（Li Dip）特征，将此类现象出现的最早年龄下限从1.5亿年大幅推前。论文链接：点击这里。

锂的“消失”之谜：谁在背后推动？

在恒星内部，锂是一种“脆弱”的元素。当恒星表层的物质通过对流被输送到高温核心区域时，锂原子核容易与质子发生反应，转化为氦元素，这一过程被称为“锂消耗”。

天文学家很早就发现，在特定温度范围（约6200–6800 K）的恒星中，锂含量会出现一个明显的“凹陷”——即锂“凹坑”（Li Dip）。此前基于多个疏散星团的观测认为，这一特征通常出现在年龄大于1.5亿年的星团中。例如，年龄约1.25亿年的昴星团尚未出现锂“凹坑”，而年龄约6.5亿年的毕星团则已清晰可见。这一结论成为恒星演化模型的重要约束。

但锂的“消失”是否真的需要那么长时间？是否有其他因素在加速这一过程？

“婴儿期”星团的意外发现

研究团队将目光投向了一个特殊的恒星系统——“恒星蛇”（Snake）。这是一个由田海俊等人于2020年发现、距离地球约1300光年、尺度超1500光年的巨型恒星系统，包含十几个疏散星团，其年龄仅为3500±500万年，相当于恒星世界中的“婴儿”。

利用澳大利亚GALAH巡天项目的高分辨率光谱数据，团队对“蛇”星团中211颗成员星进行了精细分析。结果令人惊讶：在这个年龄不足昴星团三分之一的星团中，锂“凹坑”特征已清晰可见（如图1所示），其形态与年老星团中的“凹坑”极为相似。中心区域锂含量降低约0.40 dex（即约40%）。

图1：恒星“蛇”成员星中显著的锂“凹坑”（Li-Dip）特征（上），以及与年老星团锂丰度的对比（下）

这意味着，锂元素的大规模消耗事件，可以在星团诞生后极早期就已启动——比此前认为的早了1亿多年。

自转越快，锂“消失”得越快

为什么有些恒星消耗锂更快？研究团队进一步发现了一个关键规律：在锂“凹坑”温度区间内，自转较快的恒星（投影自转速度 > 25 km/s）锂含量显著更低，而自转较慢的恒星锂亏损相对较弱。

这一观测与理论模型高度吻合：快速自转在恒星内部产生更强的旋转剪切力，增强了对流层与辐射层边界的湍流混合，将表层的锂更快地“输送”到高温内部销毁。换句话说，自转速度是调控锂消耗速率的重要“加速器”。

此外，研究还发现，在5500–6200 K温度范围的恒星中，锂含量呈现相对稳定的锂“高原”（Li Plateau）特征，其低温边界可从通常认为的6000 K延伸至5500 K，为理解年轻星族中的锂消耗机制提供了新线索。

青年学者领衔，展现中国天文研究新力量

值得一提的是，该论文的第一作者张鋆燚是杭州电子科技大学2023级硕士研究生，通讯作者包括田海俊教授、施建荣研究员及硕士研究生谢成成。杭州电子科技大学为第一署名单位，国家天文科学数据中心（NADC）之江分中心为第二署名单位。
这不仅是一项重要的科学发现，更是中国青年科研人才成长路径的一个生动缩影——这些学生在本科阶段几乎没有天文学基础，却从研究生起迅速切入前沿，从数据分析到论文发表，一步步站上天体物理研究的前沿舞台。

该研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金重点项目等资助。

论文信息：Yun-Yi Zhang et al., Emergence of a Lithium Dip in ∼35 Myr “Snake” Open Clusters, 2026, The Astrophysical Journal Letters, 999, L24