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星際塵埃的地球之旅:古老顆粒揭示恒星生命迴圈的奧秘!

2024-08-28科學

這篇文章最初發表在【對話】雜誌上,Sachiko Amari是聖路易華盛頓大學文理學院的物理學研究教授。

在遙遠的太空中,有些雲朵是由星星噴出的氣體和塵埃組成的。大約46億年前,我們的太陽系就是從這樣的分子雲中誕生的。在太陽系形成的過程中,這些塵埃顆粒大部份都被破壞了。

但是,有極少數的塵埃顆粒幸存了下來,它們在一些古老的隕石中保持原樣,被稱為前太陽系顆粒,因為它們比太陽系還要古老。Sachiko Amari教授就是專門研究這些前太陽系顆粒的科學家。

下面這張圖片是一粒塵埃的放大照片,用的是掃描電子顯微鏡。這粒塵埃是碳化矽,旁邊的標尺顯示的是1微米,也就是1米的一百萬分之一。這粒塵埃是從1969年在澳洲掉落的默奇森隕石中提取的。

像這樣的前太陽系顆粒,早在幾十億年前就存在於分子雲中,後來透過隕石來到了地球。科學家們透過研究這些顆粒的物理特性,來探索它們的起源。碳有兩種形式,叫做同位素,¹²C和¹³C,它們重量有點不一樣。在太陽系裏,不管發生什麽變化,這兩種碳的比例都差不多。但是在恒星裏,這個比例可以從1變到20萬以上。

如果這粒塵埃是在太陽系裏形成的,那麽它的碳比例會是89。但這張照片裏的塵埃,碳比例大約是55.1,這說明它來自某顆恒星。根據這個比例和其他一些資訊,科學家們推測這粒塵埃是在一顆叫做漸近巨星分支星的恒星裏形成的。這顆恒星在生命周期的最後階段,也就是46億年前,大量制造並噴出了塵埃到太空中。

科學家們還在隕石裏發現了其他類別的前太陽系顆粒,比如鉆石、石墨、氧化物和矽酸鹽。

透過研究這些前太陽系顆粒,科學家們可以更好地理解恒星裏的元素是怎麽合成的,恒星內部的物質是怎麽混合的,以及恒星在死亡時是怎麽把物質噴射到宇宙中的。這些研究還幫助我們了解,隨著時間的推移,銀河系中元素和它們同位素的數量是如何變化的。