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星际尘埃的地球之旅:古老颗粒揭示恒星生命循环的奥秘!

2024-08-28科学

这篇文章最初发表在【对话】杂志上,Sachiko Amari是圣路易斯华盛顿大学文理学院的物理学研究教授。

在遥远的太空中,有些云朵是由星星喷出的气体和尘埃组成的。大约46亿年前,我们的太阳系就是从这样的分子云中诞生的。在太阳系形成的过程中,这些尘埃颗粒大部分都被破坏了。

但是,有极少数的尘埃颗粒幸存了下来,它们在一些古老的陨石中保持原样,被称为前太阳系颗粒,因为它们比太阳系还要古老。Sachiko Amari教授就是专门研究这些前太阳系颗粒的科学家。

下面这张图片是一粒尘埃的放大照片,用的是扫描电子显微镜。这粒尘埃是碳化硅,旁边的标尺显示的是1微米,也就是1米的一百万分之一。这粒尘埃是从1969年在澳大利亚掉落的默奇森陨石中提取的。

像这样的前太阳系颗粒,早在几十亿年前就存在于分子云中,后来通过陨石来到了地球。科学家们通过研究这些颗粒的物理特性,来探索它们的起源。碳有两种形式,叫做同位素,¹²C和¹³C,它们重量有点不一样。在太阳系里,不管发生什么变化,这两种碳的比例都差不多。但是在恒星里,这个比例可以从1变到20万以上。

如果这粒尘埃是在太阳系里形成的,那么它的碳比例会是89。但这张照片里的尘埃,碳比例大约是55.1,这说明它来自某颗恒星。根据这个比例和其他一些信息,科学家们推测这粒尘埃是在一颗叫做渐近巨星分支星的恒星里形成的。这颗恒星在生命周期的最后阶段,也就是46亿年前,大量制造并喷出了尘埃到太空中。

科学家们还在陨石里发现了其他类型的前太阳系颗粒,比如钻石、石墨、氧化物和硅酸盐。

通过研究这些前太阳系颗粒,科学家们可以更好地理解恒星里的元素是怎么合成的,恒星内部的物质是怎么混合的,以及恒星在死亡时是怎么把物质喷射到宇宙中的。这些研究还帮助我们了解,随着时间的推移,银河系中元素和它们同位素的数量是如何变化的。