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科学家发现比太阳系更古老的陨石碎片

一些古老的晶粒可能是在大约 70 亿年前银河系恒星形成的一次繁盛时期产生的。

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蛋状星云是一个由成熟恒星喷发出的物质云,其中含有的大尘埃颗粒可能类似于陨石中发现的碳化硅矿物。(蛋状星云图片来源:NASA,W. Sparks (STScI) 和 R. Sahai (JPL);插图:Janaína N. Ávila)

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科学家们在陨石碎片中发现了比太阳系(形成于约 46 亿年前)还要古老的微小矿物晶粒。研究人员发现,其中一些“太阳前晶粒”的年龄在 50 亿到 70 亿年之间,是地球上已知最古老的物质。

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这些晶粒最初形成于星际空间,由成熟恒星喷射出的物质凝结成尘埃。识别这些晶粒的研究人员认为,其中许多很可能是在大约 70 亿年前银河系的一次恒星形成繁盛时期产生的。如果得到证实,这一新发现将表明研究人员可以通过研究陨石来更好地了解我们银河系恒星形成的历程。

岩石记录

当质量约为太阳 0.5 到 5 倍的中小型恒星走向生命终点时,它们会膨胀成红巨星并喷射出外层物质。这会形成美丽的、不断膨胀的物质云,天文学家称之为行星状星云。

随着时间的推移,这些行星状星云中的物质会冷却并凝结成尘埃和矿物晶粒。其中一些晶粒会被吸收到星际气体团块中,帮助形成新一代的恒星、行星、小行星等。

地球形成之初就存在的任何太阳前晶粒,如今早已消失,被我们星球的地质过程(包括火山活动和板块构造)所改变。但是,从太空坠落到地球的陨石就像宇宙时间的胶囊,保存着这些物质。

自 1987 年研究人员开始在陨石中发现太阳前晶粒以来,他们一直在研究这些古老的遗迹,以了解它们的年龄和来源。

与星星的联系

在这项最新研究中,由芝加哥菲尔德博物馆的宇宙化学家 Philipp Heck 领导的研究小组分析了 50 颗含有碳化硅矿物的太阳前晶粒。这些样本来自著名的 默奇森陨石,该陨石于 1969 年坠落到澳大利亚

当被称为宇宙射线的微小高能粒子在太空中穿行时,它们会像微小的空间子弹一样撞击岩石中的矿物。这反过来会导致这些矿物中的某些硅和碳原子裂解成氦和氖等其他元素。

通过测量默奇森陨石中这些矿物有多少变成了氦和氖,研究人员能够确定它们暴露在宇宙射线下的时间——从而确定它们的年龄。

研究人员发现,他们研究的碳化硅晶粒的年龄范围大致从太阳的年龄到比太阳大约 30 亿年。不过,其中大多数晶粒都比较年轻——只比太阳大 400 万到 3 亿年。Heck 和他的团队认为,这些相对年轻的太阳前晶粒的丰度可能进一步证明,银河系在大约 70 亿年前经历了一次恒星形成爆发。

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通过其他方法,天文学家们已经发现了一些线索,表明银河系在大约 70 亿年前的恒星形成可能比平均水平要高。因此,Heck 表示,如果考虑到这些恒星演化成红巨星和行星状星云所需的时间,那么在太阳形成前几百万年形成的尘埃晶粒应该会增加。

“仅仅是想到可以从一个箱子里拿出一块石头,提取矿物,然后了解我们银河系的历史,我就感到很兴奋,”他说。

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研究人员于 1 月 13 日在《美国国家科学院院刊》上 详细介绍了他们的发现

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