地球上最古老的物質——星塵,原來一直藏身於隕石

2020-12-06 天文在線

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透過星塵,一起追溯星系歷史

50年前,在澳大利亞的維多利亞州的天際划過了一顆火球,它裂成了三個碎片,而後墜落,碎片廣布至13平方公裡(即5平方英裡)。而今,科學家在隕石中發現了「藏匿」著的星際塵粒,而它們可追溯至50-70億年前。

菲利普·赫克(Philipp Heck)是菲爾德博物館館長,兼任芝加哥大學副教授,作為第一作者,他說:「這是我所做過的最有趣的研究之一,而星塵是迄今為止所發現過的最古老的固體物質,它可以揭示星系中的恆星究竟如何形成。」

圖解:恆星演變過程中產生的大量塵埃或許是隕石中的太陽前顆粒之

與恆星的相比,人類的生命就像那渺小的砂礫,墜入以數百萬年乃至數十億年計的茫茫宇宙。每當恆星死亡時,內部顆粒就會重返宇宙,最終形成新的恆星、行星、衛星或隕石。星塵亦稱「太陽前顆粒物質」。目前,科學家僅在地球上5%的隕石中發現了星塵,而進入到隕石中的每顆顆粒的大小,約為英文輸入法狀態下打出的句號的1/100。

圖解:太陽前顆粒(最大尺寸約8微米)

在菲爾德博物館裡,陳列著默奇森隕石的最大碎片,而其餘碎片分布在世界各地的其他博物館內。星塵為何被命名為「太陽前顆粒」?只因其先於恆星而形成。為分離得到太陽前顆粒,研究團隊將隕石碎片粉碎成粉末後,再進行分離,得到了有爛花生醬氣味的終產品,然後用酸溶解,直至僅剩下星塵以供分析。

圖解:陳列在澳大利亞博物館的默奇森隕石碎片之一

鑑於無法直接判斷太陽前顆粒的年齡,研究團隊選用了「暴露年齡數據」進行推算。赫克對天文在線說:「顆粒與宇宙射線相互作用會激發出新的原子。我們計數了顆粒中的原子(主要是氦原子和氖原子),那麼,已知單位時間裡激發出各原子的能力,以及顆粒中各原子的現有量,就可求得太陽前顆粒的年齡。這就好比下暴雨時,在外面放置一個水桶,假設降雨量是定值,那麼根據水桶中蓄積的水量就能夠推算出水桶在露天暴雨中的放置時長。」

圖解:恆星爆炸時產生的宇宙射線

團隊的研究成果發表在了《美國科學院院報》(PNAS)上。他們推算出大多數顆粒的年齡在46-49億年之間,而有些甚至更為古老,這也就是意味著,它們有著比它們墜落後的「棲息地」——地球(45億年)——更大的年齡。

赫客說:「我們還發現,客觀存在的年輕顆粒遠多於我們所預想的。而年輕微粒如何形成? 70億年前,恆星也曾經歷過「嬰兒潮」,而正是當時出現的恆星在49億年前(也就是太陽系誕生前的3億年前)開始噴射出塵埃。」

一直以來,科學家都存在著一個爭議——恆星是否是以恆定的速率不斷形成,還是隨著時間的推移出現量上的起伏。而默奇森隕石中的顆粒顯然輔佐了「恆星可突然爆發式形成」這一理論,為上述爭議提供了有力的證據。

赫客說:「這些取自隕石的顆粒樣本為證明70億年前確實存在一段恆星形成增強的時期提供了直接依據——這正是我們此次研究的主要發現之一。」此外,他們還發現,這些顆粒也會像麥片一樣粘結成團,且團聚規模令人震驚。

赫客補充道:「當我發現這些顆粒以大團塊(超過200微米)的形式漂浮在星際空間時,我十分驚訝。它們或許是由有機粘性物質粘結而成,它們與由糖粘聚而成的麥片塊相似,但也顯然要更小。」

圖解:星系

「我們懷揣著激動回望星系的歷史。透過那抵達至地球的最古老的物質——星塵,我們可以了解母恆星,亦可探尋人體內的碳元素之源、以及我們呼吸所依賴的氧氣之源。正是那星塵,帶我們溯源至太陽誕生前。」

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

translate:iflscience

author: 奶油蘑菇湯

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