早期太阳系尘埃盘的艺术家插图，带有金刚石晶体的放大显微镜图像。（图片来源：菲尔德博物馆、芝加哥大学、NASA、ESA 和 E. Feild (STSCL)）陨石中的微小晶体见证了太阳在早期不规则的行为。太阳带给我们的远不止阳光和彩虹。高能粒子流不断地从我们的恒星喷射出来，能够干扰原子核。地球的磁场保护我们免受许多这种高能粒子流的有害影响，但并非所有太阳系天体都受到同样保护。
研究人员发现，在太阳系形成的最早几年，也就是地球存在之前，太阳的活动甚至更加活跃。科学家们调查了 1969 年坠落到地球的默奇森陨石中的微小晶体——名为金刚石。这些晶体可能是太阳系中最早形成的矿物质之一，甚至比大约 45 亿年前地球形成得更早。科学家们发现，金刚石晶体中含有大量的氦和氖原子，这是由于受到来自幼年太阳的数吨高能粒子轰击的结果。研究结果于周一发表在
古老晶体
天文学家观察到，年轻恒星通常非常活跃，与处于生命后期阶段的恒星相比，会发射大量高能粒子。为了确认太阳是否经历了这样一个活跃阶段，科学家们一直在研究陨石的化学成分，以寻找由高能粒子引起的反应的明显迹象。过去，他们通过陨石中已知的其他元素发现了证据，表明太阳有一个活跃的早期阶段，但这些金刚石晶体中的氦和氖测量是迄今为止最具说服力的证据。“我们在这里发现的是，我们研究了可能是我们从陨石中获得的最古老或最古老的材料之一的样本，因为研究非常古老的材料很重要，然后我们研究了氦和氖，”该研究的第一作者、地球科学家 Levke Kööp 说。晶体中发现的氦和氖原子是关键。由于氦和氖是惰性气体元素家族的成员，它们几乎从不形成化学键，因此在金刚石晶体形成时不会与它们结合。那么这些惰性气体元素是如何进入那里的呢？金刚石晶体由多种元素组成，包括钙和铝。当来自太阳等高能粒子撞击这些原子时，它们会分裂成更小的原子，如氦和氖。Kööp 和她的合作者得出结论，由于这些惰性气体在晶体形成时无法结合到晶体中，因此他们在金刚石晶体中发现的氦和氖原子必然是这种由高能粒子引起的分裂的产物。研究人员发现，陨石中的其他颗粒没有表现出相同程度的粒子辐射效应。这意味着影响金刚石晶体的大部分高能粒子轰击一定发生在太阳系历史的早期，当时晶体还很年轻，尚未融入到最终以陨石形式落到地球的较大岩石体中。
一幅微小的金刚石晶体显微镜图像，宽度仅相当于几根人发。科学家们说，这些在陨石中发现的金刚石晶体是太阳系中最早形成的矿物质之一，比地球还要古老。（图片来源：芝加哥大学 Andy Davis）
发生了变化
将古老的金刚石晶体与太阳系历史后期形成的晶体进行比较，发现太阳在生命早期非常活跃，但早期太阳系中发生了一些巨大的变化，导致后来的晶体没有经历那么多高能粒子辐射。“辐射条件发生了一些变化，”Kööp 说。“由于某种原因，金刚石被辐射了，但后来形成的材料没有。我们不知道确切的原因。”Kööp 说，这可能是早期太阳系尘埃盘的一些特性发生了变化，这会屏蔽矿物质免受部分太阳辐射的影响，或者可能是太阳在早期发射的高能粒子辐射量发生了变化。Kööp 说，接下来的步骤将是在其他早期太阳系矿物质中寻找相同的氦和氖效应。她还认为这项工作将有助于模拟早期太阳系及其尘埃盘特性的演化。无论如何，Kööp 很高兴氦和氖原子能够如此长时间地留在这些微小晶体中。“它实际上运作得如此完美，以至于特征如此清晰，”她说。“我们可能有很多很多原因没有看到它。所以实际上，似乎所有星星都对齐了。”
