50年前一块陨石藏着地球上最古老的物质:70亿年前的星尘 比太阳还老!

2020-01-15

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图片来历:恒星演化喷射出许多尘土,类似于图中所示的蛋状星云,是在比如默奇森等陨石中发现的大型太阳前碳化硅晶粒的合理来历/NASA, W. Sparks (STScI) and R. Sahai (JPL),Janaína N. Ávila

恒星有生命周期。它们是在太空中漂浮的尘土和气体彼此磕碰、彼此坍缩并升温时发生的。它们燃烧了数百万到数十亿年,然后逝世。当它们逝世时,它们会将在风中构成粒子,释放到太空中,而这些星尘终究会与新的行星、卫星和陨石一同构成新的恒星。而在一块50年前掉落澳大利亚的陨石中,科学家们发现了构成于50到70亿年前的星尘,这也是地球上迄今为止发现的最陈旧的固体物质。

“这是我参加的最激动人心的研讨之一。”菲尔德博物馆的策展人、芝加哥大学副教授、论文首要作者菲利普·赫克(Philipp Heck)描绘中项研讨时表明, “这些是有史以来发现的最陈旧的固体物质,它们告知咱们星系怎么构成恒星。” 该项研讨宣布在美国国家科学院院刊上。

赫克和他的搭档研讨的物质被称为太阳前颗粒颗粒物质,在太阳诞生之前构成。赫克说:“它们是恒星的固体样本,是真实的星尘。” 这些星尘碎片被困在陨石中,数十亿年不变,这使之成为太阳系构成前的时刻胶囊。

太阳前颗粒颗粒很难取得,它们十分稀有,在掉落到地球上的陨石中,仅有约5%被发现,而且它们很小。可是,菲尔德博物馆具有最大的默奇森陨石部分,这是1969年在澳大利亚落下的太阳前颗粒物质的宝库,维多利亚州默奇森的人们把它提供给了科学家。大约30年前,芝加哥大学从默奇森陨石中别离出了用于该研讨的太阳前颗粒物质。

这项研讨的合著者,菲尔德博物馆和芝加哥大学的研讨生詹妮卡·格里尔(Jennika Greer)解说说:“研讨始于将陨石的碎片粉碎成粉末。” “一旦将一切碎片分隔,它便是一种糊状,而且具有冲鼻的滋味-闻起来像烂花生酱。”

然后将这种“烂花生酱陨石糊”用酸溶解,直到仅剩余太阳前颗粒。赫克说:“这就像烧掉难如登天相同。”

一旦太阳前颗粒被别离,研讨人员就能够确认它们来自什么类型的恒星以及它们的年纪。 “咱们使用了宇宙射线露出年纪数据,从根本上丈量了它们露出在宇宙射线中的状况。宇宙射线是一种高能粒子,它们穿过咱们的星系,穿透固体物质。”赫克解说说,“其间一些宇宙射线与物质彼此作用并构成新的元素。它们露出的时刻越长,构成的元素就越多。”

他弥补说:“我把这比作在暴雨中放一个水桶。假定降雨是安稳的,则水桶中积累的水量会告知您它露出在雨中多长时刻。”经过丈量太阳前粒子中存在多少这些由宇宙射线发生的新元素,咱们能够知道它露出于宇宙射线多长时刻,然后知道它的年纪。”

研讨人员了解到,样品中的一些太阳前颗粒是有史以来发现的最陈旧的颗粒-根据它们吸收了多少宇宙射线,大多数颗粒的年纪在46亿至49亿年之久,有些颗粒乃至更老,超越55亿年。相比较而言,太阳有46亿年的前史,而地球有45亿年。

可是太阳前颗粒的年纪并没有完毕。因为恒星逝世时会构成太阳前颗粒,因而它们能够告知咱们恒星的前史。而在70亿年前,显然有许多的新恒星构成——一种星体婴儿潮。

“咱们预期会有更多的年青颗粒。” 赫克说, “咱们的假定是,这些年纪在49亿到46亿年之间的大多数颗粒,是在一次恒星构成增强过程中构成的。在太阳系构成之前,有一段时刻构成的恒星比正常状况下要多。”

这一发现在科学家之间关于新星是否以安稳的速度构成或许跟着时刻的推移新星的数量是否存在高潮和低落之间的争辩无疑扔了一个重磅炸弹。赫克说:“有些人以为星系的恒星构成率是安稳的。” “可是多亏了这些颗粒,咱们现在有了直接的依据,来自陨石的样本能够证明,70亿年前咱们的星系中有一段恒星构成增强的时期。这是咱们研讨的首要发现之一。”

赫克指出,这并不是他的团队发现的仅有出人意料的工作。作为首要研讨问题的顺便阐明,在查看颗粒中的矿物质与宇宙射线彼此作用的办法时,研讨人员还了解到,太阳前颗粒通常在太空中以粘结大团的方式漂浮,就像麦片相同。 “没人想到会有这么大的规划。”

赫克和他的搭档们期待着一切这些发现,进一步加深咱们对银河系的了解。他说:“经过这项研讨,咱们直接确认了星尘的寿数。咱们期望未来会有更多研讨,以便人们能够将其用作整个银河生命周期模型的输入。”

赫克指出,关于太阳前颗粒和前期太阳系,还有许多值得咱们用终身去答复的问题。 他说:“我期望咱们有更多的人在研讨它,以更多地了解咱们的家园银河系。”

赫克说:“我一向想用能拿在手里的地质样原本研讨天文学。”“看到咱们星系的前史真是令人兴奋。星尘是抵达地球的最陈旧的物质,经过它,咱们能够了解咱们的母恒星,咱们体内碳的来历,咱们呼吸的氧气的来历。有了‘星尘’,咱们就能够把这种物质追溯到太阳呈现之前。”

格里尔说:“这是仅次于直接从恒星上取样的最好办法。”

原文来历:https://phys.org/news/2020-01-meteorite-oldest-material-earth-billion-year-old.html,作者: Field Museum