古隕石保留了太陽系早期成分

一些隕石包含了比太陽系更古老的顆粒。

來自默奇森隕石上一顆微米級碳化硅星塵顆粒的電鏡照片(圖源:NASA,劉楠和安德魯·戴維斯)

科學家正在用一種新的分析方法揭示古隕石顆粒的神秘起源。

這些比太陽系更古老的(前太陽系)顆粒曾經(jīng)構(gòu)成了一些古恒星，而這些恒星在太陽誕生前便已死亡。一些類似的恒星仍然存在，而且有關(guān)前太陽系顆粒的分析為恒星化學提供了有益的參考。

科學家在此之前就已經(jīng)嘗試分析隕石中的前太陽系顆粒，但密蘇里州華盛頓大學的物理研究助理教授同時也是一項新研究的牽頭人劉楠認為以往的研究方法是不準確的。

劉楠和她的團隊研究了默奇森隕石樣本，這塊隕石重達220磅，于1969年隕落在澳大利亞默奇森的一個城鎮(zhèn)。曾經(jīng)研究過類似隕石的科學家很快意識到這此隕落是幸運的，不只是因為最大的一塊隕石碎塊把當?shù)匾粋€谷棚屋頂擊穿了，但沒有使任何人受傷。

劉告訴我們:“默奇森隕石很原始，它形成于太陽系誕生之初，之后未曾融化?！贝蟛糠謥碜孕⌒行菐У碾E石會經(jīng)歷碰撞以及加熱，這會使之融化，所以大部分太陽系誕生之初時期的隕石都消失了。

在默奇森隕石中，前太陽系顆粒被更年輕的物質(zhì)包裹。結(jié)合以往的研究，科學家根據(jù)這些顆粒獨特的化學成分判斷出它比太陽系更古老。

劉說:“這些顆粒由碳化硅組成，包含硅原子與碳原子，但碳化硅并不會在太陽系自然形成，因為碳原子會優(yōu)先與太陽系充足的氧原子結(jié)合組成碳氧化合物?！?/p>

劉說，這些顆粒最可能來源于碳星，這種亮紅色的巨大行星大氣中的碳含量比氧含量更高。為了證實該假說，科學家需要了解隕石顆粒中的某些同位素組成是否與碳星上的相符。同位素是一組含有不同中子數(shù)的同一種元素。雖然一些同位素在太陽系中很常見，但另外一些只會出現(xiàn)在特定種類的行星中。

古隕石上碳化硅顆粒的光譜照片(圖源:劉楠)

劉說:“這些顆粒中的同位素比率與太陽系中的差別很大。比如說，太陽系中物體的碳12與碳13比率為百分之八十九。但是前太陽系顆粒的該比率從百分之二到百分之兩百不等，這是其母星的熔解反應造成的。

氮、鋁、鎂的同位素也是如此。

天文學家尤其關(guān)注這些顆粒的同位素組成是否與對碳星的觀測數(shù)據(jù)相符。在劉的研究之前，二者的匹配度并不高。劉認為，這可能是因為觀測的碳星并不是這些微粒的誕生地。但她也好奇是否有更簡單的解釋。

劉說:“以往對這些顆粒的測量結(jié)果表現(xiàn)出遠低于此的碳、氮含量，但我認為問題可能出在測量方法上。這些顆粒先是在星際介質(zhì)中存在了數(shù)億年，再在太陽系中存在了數(shù)十億年，因此它們的表面可能吸收了其中的物質(zhì)?！?/p>

這就意味著在過去的研究中，科學家可能研究的是顆粒表面的雜質(zhì)。

劉和她的團隊因此設計了一個新的分析方法來除去附在這些顆粒表面的物質(zhì)。這項技術(shù)的一部分是:他們先把部分默奇森隕石在酸中溶解到只剩下碳化硅顆粒，然后將這些顆粒與銫離子與氧離子混合，以此來去除年份較晚的隕石成分。

在這之后，團隊對顆粒的同位素進行光譜測量。劉說，結(jié)果與從碳星觀測到的數(shù)據(jù)更接近，這證實了她最初的猜測。在表明這些顆粒來自碳星的同時，該結(jié)果也能幫助科學家提升對碳星的理解。

毛里奇奧·布索，來自意大利佩魯賈大學的一位合著者在一份聲明中說:“對恒星物理學家和像我一樣的核天體物理學家來說，這項研究中的新的同位素數(shù)據(jù)是十分令人激動的?！笔聦嵣希疤栂堤蓟桀w粒中反常的氮同位素比率在過去的二十年中十分引人注目。新數(shù)據(jù)解釋了本就存在于前太陽系星塵顆粒中的物質(zhì)與后來附著在顆粒上的物質(zhì)的區(qū)別，由此解決了該領(lǐng)域一個長期的疑惑。

比如，據(jù)劉說，新的數(shù)據(jù)為碳星如何在其核心制造鋁元素提供了線索。然而，這些認識需要在更深入的研究中得到證實。

BY: Tereza Pultarova

FY:Theodore0332

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處