在50年前墜入澳大利亞的隕石中，科學家發現50億至70億年前形成的星塵，這也是迄今在地球上發現的最古老的固體物質。
恆星由太空中的少量塵埃和氣體相互碰撞、擠壓並加熱形成。它們有一定生命週期，會在燃燒數百萬到數億年後死去，死去時會將氣流中形成的粒子拋向太空，這些粒子組成的星塵碎片最終會形成新的恆星、行星、衛星和隕石。在50年前墜入澳大利亞的隕石中，科學家發現50億至70億年前形成的星塵，這也是迄今在地球上發現的最古老的固體物質。這項研究已發表在PNAS上。
論文的主要作者Philipp Heck說，“這是我所做過的最令人激動的研究之一。這些星塵碎片是迄今為止在地球上發現的最古老的固體物質，能告訴我們銀河系中的行星是怎樣形成的。”他也是菲爾德自然史博物館館長、芝加哥大學的副教授。
Heck和同事檢查的星塵碎片被稱作太陽前顆粒，形成於太陽誕生之前。他表示，“它們是恆星的固體樣本，是真正的星塵。”這些星塵被困於隕石中，幾十億年來一直保持不變，因此它們是記錄了太陽系形成之前恆星變化的“時間膠囊”。
但太陽前顆粒非常稀有，並且很難找到，只有5%的墜落於地球的隕石中才存在這種顆粒。它們的顆粒很小，將百個最大的星塵顆粒放在一起才組成一個可見的黑點。菲爾德自然史博物館擁有最大的默奇森隕石塊，由澳大利亞維多利亞州默奇森市的市民提供給科學界。這塊隕石於1969年墜落在澳大利亞，其中含有珍貴的太陽前顆粒。而此次研究的太陽前顆粒是從30年前存放在芝加哥大學的默奇森隕石上分離出來的。
“一切從隕石碎片粉碎成粉末開始，”芝加哥大學的研究生，文章的聯合作者Jennika Greer解釋道，“一旦所有的碎片被分離，它們就是一團漿糊，有刺激性味道——聞起來像爛花生醬。”隕石漿糊通過酸溶解後，會只剩下太陽前顆粒。Heck表示，“就像在乾草堆裡找針一樣困難。”
一旦分離出太陽前顆粒，研究人員則要查明它們來自於哪一類型的恆星，年齡有多大。“我們基於太陽前顆粒在宇宙射線（穿過銀河系並穿透固體物質的高能粒子）暴露的程度，獲得它們的年齡數據，”Heck解釋道，“一些宇宙射線與物質相互作用，會形成新元素。這些太陽前顆粒暴露的時間越長，形成的新元素就會越多。”
他補充說道，“我將這比作一個放在暴雨中的水桶。假設降雨量是恆定的，水桶中積聚的水能夠表明它在暴雨中暴露的時間。”通過測量太陽前顆粒中有多少由宇宙射線產生的新元素，我們可以得知太陽前顆粒在宇宙射線下暴露的時長——告訴我們它們的年齡有多大。
基於太陽前顆粒吸收的宇宙射線，研究人員瞭解到樣本中的一些太陽前顆粒是迄今為止發現最古老的，大多數46到49億歲，有些太陽前顆粒的年齡甚至超過55億歲。需要指出的是，太陽的年齡是46億歲。
碳化硅晶粒（太陽前顆粒）的掃描電子顯微照片。晶粒中最長的尺寸約為8微米。圖片來源：Janaína N. Ávila。
但這一研究的終點並非是獲得這些太陽前顆粒的年齡。太陽前顆粒是恆星死去時形成的，它們可以告訴我們恆星的歷史。而在70億年前，明顯有大量新的恆星形成。
“我們擁有比預期更多的太陽前顆粒數量，”Heck說，“我們的假設是這些太陽前顆粒形成於大多數49億到46億年前，在太陽系形成前是一個恆星形成的增長期，當時有更多的恆星形成。”
在科學家中一直存在爭議：新的恆星的形成速率是穩定的，還是隨時間推移形成速率會時快時慢，而這一發現很有說服力證明了後一觀點。“有些人認為，銀河系中恆星形成速率是恆定的，”Heck說，“多虧了這些太陽前顆粒可作為直接證據表明：70億年前，銀河系中存在一段恆星形成的增長期。這是我們研究的關鍵發現之一。”
Heck指出，這並非他的團隊唯一意外發現的事情。除主要研究問題外，在研究太陽前顆粒與宇宙射線相互作用的方式時，研究人員也瞭解到太陽前顆粒常常漂浮在宇宙中，聚集在一起形成巨大一團。“它們就像聚集在一起的麥片，”Heck說，“之前海沒有人認為這種的顆粒聚集是可能發生的。”
Heck和同事希望這些發現能拓展我們對於銀河系的認識。他說，“通過這一研究，我們已直接確定了星塵的壽命。希望這會被接受並繼續研究，人們可將其作為整個宇宙生命週期模型的初始信息。”
Heck提示到，有關太陽前顆粒和早期太陽系壽命的問題，仍有很多值得去回答。他說道，“我希望，能有更多的人致力於這方面研究，去更多瞭解我們的母星系——銀河系。”
“我總是想利用手中的地質樣品研究天文學，”Heck說，“回顧銀河系的歷史是一件令人激動的事。從這些星塵到達地球的最古老物質（星塵）中，我們可以瞭解我們的母恆星、我們體內碳的來源和呼吸的氧氣來源。利用星塵，我們可以將物質追溯到太陽誕生之前的時間。”而Greer表示，“下一件最棒的事，將是能夠直接從恆星上採集樣品。”
閱讀更多 會飛的UFO愛好者 的文章
