星際彗星塵埃蘊藏著太陽系的奧秘

科學家們沿著星際塵埃的軌跡一直追蹤到太陽系的形成。我們現在所知道的太陽系最初是由星際塵埃和氣體組成的雲。通過研究「太陽系前」塵埃，科學家們可以及時地追溯到早期的太陽系。每年大量的宇宙塵埃從太空落到地球的大氣層。美國國家航空和宇宙航行局使用帶有特殊「粘性」收集器的飛機，這些收集器表面塗有硅油，以在塵埃被我們的星球污染之前，在高海拔地區捕捉塵埃。

像海爾·波普彗星這樣的彗星，可以釋放出塵埃，這些塵埃可以進入地球的平流層，可以在那裡收集和研究它們。圖片：Philipp Salzgeber, CC license (CC BY-SA 2.0)

由霍普·石井(Hope Ishii)領導的一個研究小組正在研究一種從太空墜落到地球的星際塵埃顆粒，石井是夏威夷大學(University of Hawaii at Manoa)的材料科學家。這些塵埃顆粒中含有嵌有金屬和硫化物或寶石的微小玻璃顆粒。研究小組的工作表明，這些塵埃是太陽前時期的遺迹。科學家們已經研究了多年的寶石，但是這個研究小組已經找到了令人信服的證據，證明這些晶粒在我們太陽系最初的建造階段存活了下來。利用透射電子顯微鏡技術，研究人員繪製了不同元素在寶石中的分布。

早期太陽系的圖解，主要理論認為它是由星際塵埃和氣體組成的分子雲形成的。圖片：Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution

這個過程，他們發現寶石是由更小的「亞晶粒」組成的，這些「亞晶粒」是在彗星的母星之前形成的;因此，在我們的太陽系最初發展之前。石井在聲明中說，通過這些觀察，研究人員認為，寶石可以「代表形成行星和恆星的基石的太陽系前塵埃」。寶石的厚度通常小於人類頭髮厚度的百分之一，直徑只有幾十到幾百納米。此外，寶石是由「亞晶粒」組成的，它被不同類型的碳包圍著。研究人員發現，這些類型的碳在相對較低的溫度下分解。正因為如此，研究人員認為這種塵埃和它的母彗星不可能來自太陽內部熾熱的星雲。

天體攝影師克里斯·庫爾拍攝了這張C/2016 R2彗星的照片。來自彗星的星際塵埃可以幫助我們更好地理解太陽系是如何形成的。圖片：Chris Schur/www.schursastrophotography

相反塵埃更有可能形成在更遠、更冷、輻射更豐富的地方，比如太陽外星雲，甚至是太陽前分子雲。所以儘管它們的體積很小，這些玻璃狀的塵埃還是挺過了一些極端的星際環境。通過研究「46億年前行星形成的原始材料」，可能「對形成和改變它們的過程有更深的了解」。根據這項研究，研究小組將探索更多的彗星塵埃，以更好地了解寶石的成分和子顆粒的大小。這項研究在《美國國家科學院院刊》上發表。

博科園-科學科普｜文：Chelsea Gohd/Space

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