当你注意到黎明前和黄昏后，天空中反射的微弱阳光时，你实际上看到的是黄道带尘埃云。据估计，这些尘埃笼罩着我们太阳系的内部，每年有高达3万吨的尘埃颗粒螺旋进入地球大气层。
长期以来，人们一直认为这些尘埃来自主小行星带以及木星族彗星之间的碰撞——而来自柯伊伯带的颗粒到达地球的可能性很小。柯伊伯带是一个甜甜圈状的区域，位于海王星轨道之外，包含彗星、小行星和其他冰冷天体。然而，在一项发表在《自然·天文学》上的最新研究中，研究人员发现了来自我们太阳系最远处的黄道带尘埃云的尘埃颗粒。
走错了方向
美国宇航局约翰逊航天中心的一名行星科学家、该研究的首席作者林赛·凯勒，在检查阿波罗16号宇航员带回地球的月球岩石样本时，首先发现了证据。凯勒用钻石刀切割并刮下了一片比人类头发细一千倍的薄片，并在透射电子显微镜下观察。
具体来说，凯勒寻找太阳高能粒子造成的损伤：“这些高能离子会破坏矿物中的晶体结构，留下‘轨迹’，”他说，并补充说这些轨迹看起来像掉在地上的牙签。利用这些轨迹的密度和每年的形成数量估计，研究人员可以确定一块岩石在太空中停留的时间。
然而，令他惊讶的是，凯勒发现真实的轨迹产生速率远低于之前的估计。“这时警钟就开始响了，”他说。研究人员曾使用化学物质对同一块月球岩石的较厚样本进行蚀刻，以确定原始速率。但通过显微镜观察这片较薄的样本，发现每单位面积的轨迹更少——因此，产生速率也更低。
凯勒说：“蚀刻技术和相应的产生速率没有问题。你只需要小心使用适合你技术的方法。”
艰难的旅程
凯勒与纽约州立大学普拉茨堡分校的天体物理学家乔治·弗林合作，选择了一批曾经进入地球大气层并被美国宇航局高空飞机收集的尘埃颗粒样本。利用他们新的产生速率，研究人员发现一些颗粒一定花费了超过一百万年的时间才螺旋到达地球。
弗林说：“令人惊讶的是数量之多。使用正确的校准表明，有更多的颗粒具有暗示它们来自遥远之处的轨迹密度——而不是主小行星带或木星族彗星的起源，它们只需要数万年就能到达地球。”
然而，要想从海王星之外的区域螺旋进入，尘埃颗粒必须穿越巨行星的引力，它们的轨道可能会被困住，甚至被弹出太阳系。因此，研究人员转向了各种计算机模型来模拟尘埃颗粒轨道的演化。
凯勒说：“根据你使用的模型，一部分粒子可以穿过。”他解释说，尽管颗粒因与星际颗粒碰撞而损坏的可能性更大——尤其是在数百万年的时间里——但即使有一小部分粒子能够穿过，也意味着大量的尘埃颗粒会到达地球。“柯伊伯带产生了大量的尘埃。”
研究人员估计，构成黄道带尘埃云的尘埃中有四分之一来自柯伊伯带。能够到达地球的颗粒可能速度较低，这使得这些颗粒在进入地球大气层时能够存活下来而不燃烧。“这是第一次，”弗林说，“我们可以通过轨迹密度知道这些粒子来自何处。”
