地球上的远古星尘:来自 75 亿年前

一块 1968 年坠落的陨石深处蕴藏着来自完全不同宇宙时代的尘埃颗粒

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


就物体而言,地球的年龄正在增长。但按照宇宙的标准来看,它绝对不是古老的。我们能够检测到的最古老的本地行星物质是大约 44 亿年前在此形成的微小的锆石晶体。但宇宙已经存在了大约 138 亿年,并且自从它大约 2 亿岁起就开始建造恒星和锻造重元素。

这意味着富含元素的物质长期以来一直在污染星际空间。其中一些物质,特别是来自较老的恒星和超新星的物质,已经凝结并冻结成微小的硅酸盐和碳化合物颗粒。最终,这些星尘颗粒可能会发现自己被拉入新形成的恒星和行星的引力井中。但是恒星和行星形成的活力和动荡会抹去这些构件年龄的证据。

我们可以研究的最古老的建筑材料残片是那些在某些类型的陨石内部发现的残片,这些陨石仍然很方便地坠落到地球上。当太阳系合并时,星尘被扫了进来。


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现在,美国《美国国家科学院院刊》报道的 Heck 等人的研究似乎已经定位了年龄高达 75 亿年的星际颗粒。比我们整个太阳系早大约 30 亿年。

该研究提取了著名的默奇森陨石的物质,该陨石于 1969 年坠落并散落在澳大利亚部分地区(包括默奇森镇)。这颗陨石是一种碳质球粒陨石,是一种极其“原始”的物体,富含碳化合物。它代表了 45 亿年前由星际物质粘合在一起的物质——从未在原始行星内部进行处理。

通过粉碎样本并将其溶解在酸中,研究人员能够分离出所谓的太阳前或星际颗粒——坚硬的小碎屑,直径仅有几微米。

但是你如何估计它们的年龄呢?事实证明,宇宙以某种方式提供了一个时钟。宇宙射线不断地在太空中穿梭,当这些高能粒子(如质子和α粒子)与颗粒中的原子核碰撞时,核损伤会留下同位素特征。颗粒在太空中漂浮的时间越长,这些核变化积累得越多。

通过大量的额外侦查工作来解释来自不同恒星元素来源的不同初始成分,以及颗粒可能经历的所有潜在的加热和撞击创伤,可以使用宇宙射线特征来估计颗粒在星际空间中悬浮的时间。

在这种情况下,特别是使用氖-21 的积累,默奇森中的大多数颗粒似乎都不到数亿年(与它们最初漂浮在默奇森主体中之前的时间相当)。但至少有 8% 的颗粒非常古老,可以追溯到大约 75 亿年前,比之前的任何样本早约 20 亿年。

颗粒年龄的范围也与大约 75 亿年前发生更多的恒星形成的想法一致,不仅在银河系中,而且在整个宇宙中。

这是一个非凡的结果,它表明有时宇宙的秘密确实可以在我们的后院坠落。

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