在过去的两个星期里,我乘坐陆地、空中和海上交通工具环游了地球。原因是什么?一块厨房水槽大小的星际物质,我的同事和我相信它在大约十年前以每小时 10 万英里的速度与地球相撞。经过多年的努力,我们可能终于在太平洋底,海浪下约一英里的地方找到了这颗难以捉摸的物体的碎片。
故事始于 2019 年 4 月,当时我从美国政府公开的可用数据中发现了据信是第一颗已知的星际流星,它就隐藏在显眼之处。这颗名为 IM1 的物体在大气层中燃烧殆尽,碎片如雨点般落入五年前巴布亚新几内亚马努斯岛海岸附近的海洋中,在美国国防部秘密间谍卫星的传感器中记录为异常快速和明亮的火球。我与当时的导师,哈佛大学天体物理学家 Avi Loeb 合作,分析了美国政府的数据,以证明 IM 的火球的轨迹和其他特性与流星的星际起源一致。
起初这似乎好得难以置信;科学家们至少已经寻找了七十年星际流星,而我,一个大学二年级的学生,坐在宿舍里,认为我已经找到了一颗。果然,有一个问题——但这与我的计算无关。由于数据来自间谍卫星,美国政府没有公布测量的精确度。在不知道精确度水平的情况下,我们无法确定 IM1 是否真的是星际的,或者只是侥幸。
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美国政府官员花了三年时间才公开确认他们的卫星数据支持了我们关于 IM1 星际起源的假设。在等待期间,我梦想着在海底寻找该物体的碎片,为了了解更多信息,我联系了唯一一个曾经追踪观测到的流星坠落事件中的海底陨石物质的团队。事实证明,IM1 碎片坠落的最可能区域一英里深的水域将是有利的,因为这种深度的相对难以接近将确保碎片保持不受干扰。因此,一旦官方确认到达,前往南纬 1.3 度,东经 147.6 度的海洋航行的计划就全面展开。
说我们是在大海捞针还是轻描淡写;在海底寻找微小的流星碎片实际上要困难得多。但与钢针非常相似(并且与大多数海底碎片不同),陨石碎片往往含有铁质材料。这意味着许多碎片应该会粘在磁铁上。因此,我们的策略很简单:在 IM1 预计的碎片区域内拖动一个磁力雪橇穿过海底,希望能回收一些碎片。即使找到一块碎片也将是一项历史性的发现,代表着人类首次有意识地直接接触到来自另一个行星系统的物质。就像第一颗系外行星的发现一样,第一颗星际陨石的发现和研究将开辟新的科学视野,在这些视野中,我们可能会更清楚地看到和理解我们自己的宇宙背景,揭示我们星系中其他地方的恒星和行星聚结过程中隐藏的细节。
在探险前的几个月里,这次探险将在名为“银星号”的船上进行,我专注于科学计划,而 Avi 则专注于资金和后勤。利用陆地仪器的档案地震数据,这些仪器拾取了 IM1 火球的音爆,我能够将由此产生的碎片区域精确地定位在马努斯岛海岸外约 50 英里处,在一个比国防部提供给我们的区域小七倍的开阔水域弧形区域内。这种定位将有可能实现我的梦想,即第一次持有历史碎片——一件真正的星际物体——尽管机会渺茫。
在我姐姐在英国乡村举行的婚礼结束后五十个小时,我抵达了马努斯岛,我们亲爱的探险船“银星号”上满载着世界一流的团队,来实现我的梦想。当我在英国时,探险队已经发现了一些有趣且种类繁多的人造碎片,包括电线和钢屑。
当我登上“银星号”时,搜索尚未产生潜在的星际物质。这并不令人惊讶,因为我们试图在世界上最恶劣的干草堆中寻找一根针。到目前为止,大部分搜索的动机是寻找相对较大的碎片:尺寸为毫米或更大的碎片。毫米尺寸的碎片比亚毫米尺寸的碎片更容易找到,而且它们的质量也更大。但我提醒团队,为了取得成功,我们需要搜索更小的针——那些肉眼可能看不到的针。碎片越小,丰度越高。丰度越高,找到 IM1 碎片的几率就越高。具体来说,这意味着将我们的重点放在寻找尺寸范围在 10-700 微米之间的物质上,这对应于熔融金属的小液滴的尺寸,这些液滴在从金属流星雨中降落下来时冷却成球体。在我到达后的两个小时内,我们从沿我计算出的 IM1 最可能空爆位置的条带采集的样本中回收了一个这样的球粒,尺寸为数百微米。我们立即开始寻找更多。
在探险结束时,我们的最终计数是惊人的 50 个球粒,尺寸范围在 100-700 微米之间,其中大部分来自我计算的搜索条带。使用最先进的仪器进行详细分析应该会产生更高的计数和更小的尺寸阈值。
这些球粒非常诱人,特别是考虑到其中许多球粒显示出相对于典型球粒的成分异常。其中一些球粒是否代表着有史以来从星际物体中回收的第一个物质?或者它们是否属于“本地”太阳系流星的球粒的背景种群,这些球粒在地质时期积累在海底?或者它们是人类通过焊接等高温工艺产生的?
一个明确的答案将来自研究球粒内嵌的同位素特征。与普通陨石的球粒相比,从我们的搜索区域收集的球粒中稀有同位素的过度富集(或常见同位素的丰度不足)将是 IM1 星际起源的有力证据。同位素分析目前正在加州大学伯克利分校进行,并将很快在哈佛大学开始。
来自星际流星的物质的发现将是一项巨大的科学成就。将其放在背景中来看,从最近的恒星系统中获取类似样本所需时间的乐观估计与我们物种的年龄相当。相比之下,大自然可能已经将一份星际礼物送到了我们的宇宙门口,我们花了不到十年的时间就将其取回。
当我们等待 IM1 同位素分析结果时,有一件事是肯定的:即使我们一无所获,第一次搜索的经验也将为我们下一次寻找来自另一个星际候选者——质量更大的 IM2 的物质的任务提供信息,IM2 在 2017 年 3 月在葡萄牙海岸附近制造了一个明显的火球。通过仔细的计划和一点运气,我们迟早应该揭开宇宙秘密,这些秘密包含在星际信使的碎片中。
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