距今50~70億年，比太陽年齡還要早，科學家發現地球上最古老物質

2020-08-28 一周刊

據《自然天文學》1月27日消息：一科學團隊幾周前宣稱，在一枚名叫「好奇瑪麗(Courie Marie)」隕石中發現了不可思議的古老物質，同位素法測得其年齡約在50億至70億年之間。相比之下，我們太陽系才約46億年歷史，因而這枚隕石物質年齡，比太陽系自身還長久。

隕石「好奇瑪麗」，圖源：Science Alert

「好奇瑪麗」屬於CV-3型碳質球粒隕石，以世稱「居裡夫人」之名——瑪麗·居裡(Marie Curie)命名，主要成分是俗稱「金剛砂」的碳化矽，化學式：SiC。

在隕石內部，科學家們發現了由富含鈣、鋁、鈦等礦物質鹽構成的難熔包體「CAIs」——一種被認為是前太陽系星雲時期形成的古老固體物質之一。

CAIs晶包顯微結構

「根據我們目前對太陽系形成的了解，這些太陽前晶粒本應(在太陽系形成過程中、後期)無法存留，但令人驚訝的是『好奇瑪麗』中確實找到了它們。」物理學與宇宙化學研究員Olga·Pravdivtseva說：「(業界)普遍認為，CAI是在前太陽系星雲達到1,500K溫度環境下析出的早期固體晶粒，由於特殊條件使得部分被帶離太陽較遠區域，其後開始一段長達數十億年的太空遊蕩而得以保留。」

這段數十億年甚至更長時間的史詩般旅程，個別成員於半個世紀前在墨西哥上空結束。

1969年2月8日，墨西哥暴發一場有記載以來最大的碳質球粒隕石雨——「阿連德(Allende)」。降落後不久，人們就從多地收集到數百塊總重量達2噸的「阿連德」碎片。此後一直到今天，仍然有人不斷在該區域尋獲到隕石。「好奇瑪麗」是這場隕石雨中落偏的一枚，掉到了澳大利亞境內。而掉落在墨西哥奇瓦瓦州「阿連德」隕石的幾枚樣品，被送到了美國聖路易斯華盛頓大學進行研究。

網絡配圖，圖文不關聯

1970年，華盛頓大學科學家首次在「阿連德」隕石中發現了著名的難熔包體(CAIs)。當對富含鈣、鋁的包體進行了高精度U-Pb同位素體系測定時，認為包體形成於45.67億年前。而這個數字，正是當前公認的太陽系最精確年齡。

華盛頓大學研究指出，CAIs有助於我們了解太陽系早期的形成及演化過程。「阿連德」中的CAI晶粒就出現在45.67億年前，其基質比白色包體要晚約6千萬年。

隕石「阿連德」切片一

科學家們進一步對鈣鋁包體進行深入研究，發現其同位素組成存在異常——氧16同位素過剩，「阿連德」氧16相對地球多出了5％。通常，氧16隻能在恆星核聚變過程中由氦「燃燒」形成。

氧16的過剩，表明前太陽系星雲在凝聚過程中，受到了太陽系外物質的「侵入」，這很可能是超新星爆發的拋射物。

隕石「阿連德」切片二

此次「好奇瑪麗」研究結果與「阿連德」相互印證，研究人員認為它們應該同來自一塊更大的星際碎片，在進入大氣層後發生解體。

「這無疑是地球上最為古老的固體物質！」Olga·Pravdivtseva在文稿中這樣寫道。

研究員加熱了一塊很小的「好奇瑪麗」樣品，實驗出現了具有稀有氣體特徵的物質。「它揭示了碳化矽的存在！「Olga透露，」我們可以通過同位素特徵解開稀有氣體(指 氣態碳化矽)來源之謎。但我們不清楚可能來自其他恆星的碳化矽，是如何與CAIs包體結合在一起的，這意味著我們需要重新思考太陽系形成時期的化學元素構成問題。」

前太陽系星雲(想像圖)，圖源：16素材

「作為太陽系最古老的固體，儘管CAIs已被廣泛研究，但關於它所攜帶的同位素異常特性和起源，它們在原始隕石中類別的歸屬及與其他隕石成分關聯等問題，仍然有待進一步揭曉。」

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