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「」70亿年前的星尘，能告诉我们什么？

【「」70亿年前的星尘，能告诉我们什么？】在50年前坠入澳大利亚的陨石中 ， 科学家发现50亿至70亿年前形成的星尘 ， 这也是迄今在地球上发现的最古老的固体物质 。
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翻译：吕嘉明
审校：赵欢石云雷
恒星由太空中的少量尘埃和气体相互碰撞、挤压并加热形成 。它们有一定生命周期 ， 会在燃烧数百万到数亿年后死去 ， 死去时会将气流中形成的粒子抛向太空 ， 这些粒子组成的星尘碎片最终会形成新的恒星、行星、卫星和陨石 。在50年前坠入澳大利亚的陨石中 ， 科学家发现50亿至70亿年前形成的星尘 ， 这也是迄今在地球上发现的最古老的固体物质 。这项研究已发表在PNAS上 。
论文的主要作者PhilippHeck说 ， “这是我所做过的最令人激动的研究之一 。这些星尘碎片是迄今为止在地球上发现的最古老的固体物质 ， 能告诉我们银河系中的行星是怎样形成的 。”他也是菲尔德自然史博物馆馆长、芝加哥大学的副教授 。
Heck和同事检查的星尘碎片被称作太阳前颗粒 ， 形成于太阳诞生之前 。他表示 ， “它们是恒星的固体样本 ， 是真正的星尘 。”这些星尘被困于陨石中 ， 几十亿年来一直保持不变 ， 因此它们是记录了太阳系形成之前恒星变化的“时间胶囊” 。
但太阳前颗粒非常稀有 ， 并且很难找到 ， 只有5%的坠落于地球的陨石中才存在这种颗粒 。它们的颗粒很小 ， 将百个最大的星尘颗粒放在一起才组成一个可见的黑点 。菲尔德自然史博物馆拥有最大的默奇森陨石块 ， 由澳大利亚维多利亚州默奇森市的市民提供给科学界 。这块陨石于1969年坠落在澳大利亚 ， 其中含有珍贵的太阳前颗粒 。而此次研究的太阳前颗粒是从30年前存放在芝加哥大学的默奇森陨石上分离出来的 。
“一切从陨石碎片粉碎成粉末开始 ， ”芝加哥大学的研究生 ， 文章的联合作者JennikaGreer解释道 ， “一旦所有的碎片被分离 ， 它们就是一团浆糊 ， 有刺激性味道——闻起来像烂花生酱 。”陨石浆糊通过酸溶解后 ， 会只剩下太阳前颗粒 。Heck表示 ， “就像在干草堆里找针一样困难 。”
一旦分离出太阳前颗粒 ， 研究人员则要查明它们来自于哪一类型的恒星 ， 年龄有多大 。“我们基于太阳前颗粒在宇宙射线（穿过银河系并穿透固体物质的高能粒子）暴露的程度 ， 获得它们的年龄数据 ， ”Heck解释道 ， “一些宇宙射线与物质相互作用 ， 会形成新元素 。这些太阳前颗粒暴露的时间越长 ， 形成的新元素就会越多 。”
他补充说道 ， “我将这比作一个放在暴雨中的水桶 。假设降雨量是恒定的 ， 水桶中积聚的水能够表明它在暴雨中暴露的时间 。”通过测量太阳前颗粒中有多少由宇宙射线产生的新元素 ， 我们可以得知太阳前颗粒在宇宙射线下暴露的时长——告诉我们它们的年龄有多大 。
基于太阳前颗粒吸收的宇宙射线 ， 研究人员了解到样本中的一些太阳前颗粒是迄今为止发现最古老的 ， 大多数46到49亿岁 ， 有些太阳前颗粒的年龄甚至超过55亿岁 。需要指出的是 ， 太阳的年龄是46亿岁 。
但这一研究的终点并非是获得这些太阳前颗粒的年龄 。太阳前颗粒是恒星死去时形成的 ， 它们可以告诉我们恒星的历史 。而在70亿年前 ， 明显有大量新的恒星形成 。
“我们拥有比预期更多的太阳前颗粒数量 ， ”Heck说 ， “我们的假设是这些太阳前颗粒形成于大多数49亿到46亿年前 ， 在太阳系形成前是一个恒星形成的增长期 ， 当时有更多的恒星形成 。”


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