美国宇航局探测器捕获的七个粒子可能是第一个被带回地球的已知星际尘埃样本。
在过去的八年中，一个研究小组——在世界各地公民科学家的帮助下——一直在扫描和分析“星尘”号飞船带回地球的样本。
星际尘埃不断地流入太阳系，但它非常稀疏，因此捕获粒子很困难。到目前为止，科学家对这种尘埃的所有了解都来自于分析来自星际介质的散射和吸收光的频谱。但是这些观测并没有揭示太多关于单个粒子性质的信息。
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一个由 65 位科学家组成的联盟研究了粒子在“星尘”号收集器上造成的微观撞击，这些收集器由一种称为气凝胶的超轻材料制成的瓷砖组成。他们今天在《科学》杂志以及《陨石学和行星科学》杂志的其他 12 篇论文中报告了他们的发现。
首例
加州大学伯克利分校的物理学家、《科学》论文的主要作者安德鲁·韦斯特法尔解释说，他的团队面临一个先有鸡还是先有蛋的问题。“因为我们从未见过星际尘埃，所以很难将其与行星际尘埃颗粒区分开来，”他说。“我们所知道的是粒子在日球层中传播时的预期轨迹，”韦斯特法尔补充说，他指的是覆盖太阳系的广阔空间区域，其中太阳风具有影响力。
换句话说，研究人员正在寻找来自天空中特定方向的尘埃颗粒。韦斯特法尔说，这种情况类似于在暴风雪中在高速公路上开车：雪花击中挡风玻璃的次数多于击中侧窗的次数。类似地，当太阳系围绕银河系运行时，由于我们相对于星际介质的运动，我们看到尘埃来自天空中一个特定方向。
在七个候选的星际粒子中，有三个——相对较大，每个约为两微米——在“星尘”号收集器的气凝胶瓷砖上发现。另外四个粒子，小得多，只有十分之几微米宽，在瓷砖之间的铝箔中发现。迄今为止，只扫描了“星尘”号一半多的气凝胶瓷砖，但韦斯特法尔预计在整个系列中发现的粒子不会超过十几个。
其中两个候选粒子在 2010 年的一次会议上被披露（见“志愿者军队捕获星际尘埃颗粒”），但该团队直到现在才发表对这些粒子以及另外五个粒子的分析结果。
华盛顿大学西雅图分校的天文学家和“星尘”号首席研究员唐·布朗利说，他和他的同事对结果非常满意。“我们不知道收集工作会多么成功，无论是在气凝胶瓷砖还是铝箔中，因为以前没有人捕获过高速星际物质。”
分析表明，七个候选粒子在结构和组成上都各不相同。“这非常令人兴奋，”韦斯特法尔说，“因为它告诉我们，这是一个比我们最初预期的更加丰富多样的材料集合。”
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俄亥俄州托莱多大学的天文学家阿道夫·维特认为这是一个可能取得突破性进展的成果：“这些确实是星际尘埃界期待已久的有趣结果。”
伊利诺伊州芝加哥大学的天文学家普里西拉·弗里施表示同意。“尘埃颗粒模型需要修改，以考虑到这些结果，”她说。“星际尘埃颗粒是研究微观表面物理学的宇宙实验室，“星尘”号的结果为评估颗粒带电方式和由此产生的辐射散射提供了更现实的基础。”
该项目的关键在于 30,714 名志愿者参与了 Stardust@home，这是最早的在线公民科学计划之一。他们总共进行了超过 1 亿次的图像搜索，以寻找气凝胶放大视野中微小的星际尘埃撞击。
来自英国白金汉郡的娜奥米·沃兹沃思在 BBC 上看到了该项目的广告，并“认为参与一个向任何想利用自己的技能来帮助的开放的真实科学项目听起来很棒”。2010 年，在成为“除尘者”四年后，她收到韦斯特法尔的电子邮件，告诉她，她发现了其中一个星际尘埃候选物。“感觉就像中了彩票，”沃兹沃思说。作为她发现的奖励，她被允许为该粒子选择一个名字——Hylabrook，以她家的名字命名。
为了证实这些初步结果，下一个关键步骤将是通过质谱法测量粒子中相对氧同位素的丰度。韦斯特法尔说，该团队拥有必要的仪器，但这些粒子仍然嵌入在气凝胶中，很难处理。“我们的收藏量非常小，我们希望绝对确定粒子不会丢失。计划是花费大约未来三年时间来改进我们的技术。”
本文经许可转载，并于 2014 年 8 月 14 日首次发布。