驚奇的發現！地球上最古老的物質竟然比太陽系還老？

2023-04-01 05:03:18

摘要:科學家發現了地球上已知的「最古老」的固體物質——大約50到70億年前在隕石中形成的星塵。這些比太陽年齡大的塵埃粒子被稱為前太陽粒子，有望揭示銀河系恆星形成的奧秘——有直接證據表明，70億年前，銀河系有一段加速恆星形成的時期。

地球上已知最古老的固體物質剛剛被發現，它至少比太陽系早幾億年。

根據一項新的研究，這個微小的塵埃粒子是在大約50億到70億年前在一顆遙遠的恆星上形成的。相比之下，我們的太陽只有46億歲。最後，這些粒子以隕石的形式來到地球。

「這是我做過的最令人興奮的研究之一，」菲利普·赫爾說，他是菲爾德自然歷史博物館和芝加哥大學的宇宙學家。

迪克說。

插圖:自然歷史野外博物館來源:維基百科

「這些是歷史上最古老的固體材料。它們告訴我們星系是如何形成恆星的。」

雖然以前有過隕石含有比太陽系更早形成的粒子的例子，但這種粒子也被稱為「太陽系前粒子」。這種粒子確實很罕見，因為它們非常小，深埋在巖石中，很難識別。

一顆已知含有前太陽粒子的隕石是默奇森隕石。

插圖:華盛頓國家自然歷史博物館的默奇森隕石樣本來源:維基百科

這是一顆質量超過100公斤(220磅)的大隕石。它於1969年9月在澳大利亞默奇森爆炸，碎片遍布整個地區。

菲爾德博物館已經獲得了質量為52公斤的默奇森隕石的一部分，並花了大量時間研究這一部分。到1990年，他們從隕石內部發現了許多被稱為碳化矽的細小礦物顆粒。這些顆粒來自星際空間，也就是前太陽系的形成，但是顆粒的確切年齡很難確定。

插圖:碳化矽晶體來源:維基百科

早在20世紀90年代，許多碳化矽顆粒是通過將隕石研磨成粉末並用酸溶解不需要的矽酸鹽而從隕石中分離出來的。當時，科學家用來分析這些粒子的工具不如現在先進，所以赫克和他的團隊決定對這些粒子進行全色域測試。

他們使用掃描電子顯微鏡、二次離子質譜和稀有氣體質譜來尋找暴露於宇宙射線的影響。宇宙射線可以穿透隕石等固體物質，並在碳化矽顆粒上留下痕跡。

赫克解釋道:「其中一些宇宙射線與物質相互作用，形成新的元素。它們暴露的時間越長，形成的元素就越多。」

「相比之下，我把它比作暴雨中的水桶。假設降雨量恆定，水桶中積累的水量將告訴你水桶暴露了多長時間。」

通過檢查是否有特殊元素氦3和氖21的痕跡，揭示了40顆碳化矽前驅體太陽粒子的年齡。在檢查結果中，一些人年齡更大，超過55億歲，但大多數人更年輕，在46億到49億之間。

如此大量的年輕粒子是意想不到的，這揭示了銀河系歷史的一個驚喜。

赫克說:「我們的假設是，這些年齡在46億到49億年之間的粒子大部分是在強化恆星形成過程中形成的。」"在太陽系形成之前，有一段時間恆星的形成速度超過了正常的恆星形成速度。"

根據研究小組的發現，這顆恆星形成於大約70億年前。當一顆恆星達到進化的高級階段時，這些粒子凝結成流出物，然後被吹至too 空，然後被吸收並整合到後來的Murchison隕石中。

插圖:藝術家對類日恆星生命周期的描述。從左下角的主序列星開始，它然後通過亞巨星和巨星的階段膨脹，直到右上角的外層被扔掉，形成行星狀星雲。

例如，由於這些粒子不可能存活，超新星衝擊波是孤立存在的，研究小組得出結論，這些粒子會聚集在一起，從而保護其中一些粒子。

赫克說，包裹在隕石中的微觀粒子爆發出強烈的恆星爆發，這證實了恆星形成的起伏。

「有些人認為星系的恆星形成速率是恆定的，」他說。「但是因為有了這些粒子，我們現在有了直接的證據，證明70億年前在我們的星系中有一個階段是增強型恆星形成的時候。這是我們研究的主要發現之一。」

想到這些微小的粒子在降落到地球之前必須經歷的所有事情，真是令人難以置信。

這項研究已經在PNAS發表。

作者:MICHELLE STARR

風雲:西塞

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