對人類來說，恒星似乎是亙古不變的，但其實(shí)恒星也有自己的生命周期。當(dāng)漂浮在太空中的塵埃和氣體遇見彼此，并被加熱時(shí)，恒星就可能誕生。根據(jù)恒星的大小，它們能夠燃燒數(shù)百萬到數(shù)十億年，最后走向毀滅。


在恒星的生命盡頭，它們開始向周圍噴出一些更重的元素，這些物質(zhì)冷卻后形成了塵埃顆粒。一旦塵埃顆粒形成，輻射壓力會將顆粒推入星際介質(zhì)中，這些顆粒就會在星系中游蕩。它們最終或許會形成新的恒星，以及新的行星、衛(wèi)星，還有隕石。


早在太陽誕生之前，一些比太陽更古老的星塵顆粒就被“困”在隕石中，它們在隕石里“靜靜等待”了數(shù)十億年。直到約半個(gè)世紀(jì)前，有這樣一顆隕石墜落在澳大利亞。近日，芝加哥大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在這顆隕石中找到了迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的固體物質(zhì)，這些形成于50億到70億年前的星塵就像“時(shí)間膠囊”，它們提供了一些線索，告訴我們在太陽形成之前宇宙中發(fā)生的事情。



○ 顆粒的電子顯微鏡照片。| 圖片來源：Janaína N. ávil


盡管早期的地球布滿了這種比太陽系還古老的顆粒，但由于地球的板塊構(gòu)造運(yùn)動、火山作用等原因，它們的存在早已經(jīng)被抹去?，F(xiàn)在，這種顆粒非常難找到。在墜落地球的隕石中，只有約5%的隕石包含這樣的顆粒，而且這些顆粒都很小，一般只有幾微米，大約只是我們頭發(fā)直徑的幾十分之一。


1969年，這樣的一顆隕石從天而降，落在澳大利亞默奇森附近。隕石落下后碎成了許多碎片，收集到的樣本總重量超過100千克。默奇森隕石是迄今被研究得最多的隕石之一，它帶來了關(guān)于太陽系的許多秘密。


這項(xiàng)新研究中的這些顆粒，是在約30年前從默奇森隕石中分離出來的。研究的合著者、芝加哥大學(xué)和菲爾德博物館的研究生Jennika Greer介紹，研究人員首先將隕石的碎片粉碎成粉末，充分研磨后，隕石就變成了一種糊狀物，而且?guī)в幸环N刺鼻的味道，聞起來就像是腐爛的花生醬。然后用酸溶解這種“爛花生醬隕石膏”，直到只剩下顆粒。這些是碳化硅（SiC）顆粒，相比于其他類型的顆粒，碳化硅是最穩(wěn)定的一種。它的晶體非常緊密。


在這些顆粒被分離出來后，研究人員利用了一個(gè)基于宇宙射線的嚴(yán)格的流程，來確定它們來自什么類型的恒星以及它們的年齡。盡管研究人員已經(jīng)知道這些顆粒形成于太陽系誕生之前，但新的研究對顆粒的年齡有了更精確的估測。研究的通訊作者Philipp Heck表示，他們之所以能夠取得這項(xiàng)突破，部分要?dú)w功于NASA旅行者1號探測器的數(shù)據(jù)。2012年，當(dāng)旅行者1號進(jìn)入星際空間時(shí)，它獲取了太陽系外宇宙射線的新數(shù)據(jù)，這些信息對定年十分重要。


Heck和同事使用了暴露年齡的數(shù)據(jù)，基本上就是測量顆粒暴露在宇宙射線下的時(shí)間。宇宙射線是能穿透固體物質(zhì)的高能粒子，其中一些宇宙射線與物質(zhì)相互作用，形成新的元素。它們暴露的時(shí)間越長，形成的元素就越多。通過測量顆粒中存在多少這些宇宙射線產(chǎn)生的新元素，研究人員就可以知道顆粒暴露在宇宙射線中的時(shí)間，這也就告訴了他們顆粒有多古老。


研究人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)顆粒與宇宙射線的相互作用，樣本中的一些顆粒是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的固體物質(zhì)，大多數(shù)顆粒的年齡在46至49億年，甚至有一些顆粒超過了55億年。而我們的太陽誕生于約46億年前，地球是在約45億年前誕生的。


○ 卵形星云是隕石中發(fā)現(xiàn)的碳化硅顆粒的一個(gè)可能來源。| 圖片來源：Janaína N. ávil


這些顆粒的年齡并不是這一新發(fā)現(xiàn)的終點(diǎn)。長久以來，科學(xué)家一直對恒星的形成速率有爭論。新恒星究竟是以穩(wěn)定速率誕生的，還是其形成速率隨時(shí)間有所變化。由于這些顆粒是恒星死亡時(shí)形成的，它們還可以告訴我們恒星的歷史。在70億年前，大量新恒星形成，當(dāng)時(shí)應(yīng)該出現(xiàn)了一股恒星誕生的“嬰兒潮”。


研究人員推測，70億年前的這一時(shí)期許多新的恒星誕生，而大多數(shù)顆粒來自這些恒星。這些隕石帶來的“禮物”給了我們新的直接證據(jù)，表明恒星形成的速率并非穩(wěn)定的，而是存在波動。這也是研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)之一。


除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些古老的顆粒漂浮在太空中時(shí)會聚集在一起，形成大的團(tuán)塊，就像我們平時(shí)見到的早餐麥片一樣。在此之前，沒人相信在那么大的尺度下這種現(xiàn)象會出現(xiàn)。


Heck和他的同事們期待，所有這些發(fā)現(xiàn)能進(jìn)一步加深我們對銀河系的了解?！巴ㄟ^這項(xiàng)研究，我們直接確定了星塵的年齡。我們希望進(jìn)一步深入研究，通過隕石中的顆粒去了解整個(gè)星系的生命周期?！盚eck表示，“這是我所參與過的最令人興奮的研究之一?！?/p>


參考來源：

http://news.uchicago.edu/story/uchicago-field-museum-scientists-discover-oldest-material-earth-7-billion-year-old-stardust
https://www.vice.com/en_us/article/z3bxdj/the-oldest-material-discovered-on-earth-is-7-billion-year-old-literal-stardust




在地球上，發(fā)現(xiàn)了比太陽還古老的星塵

圖文簡介

70億年前！

  • 來源: 原理
  • 上傳時(shí)間：2020-01-17