摘要：科學家在隕石中發現了地球上已知“最高齡”固體物質-約50至70億年前形成的星塵。比太陽還要古老的這些星塵叫做太陽前顆粒，有望向我們揭示銀河系中恆星形成的奧秘-有直接證據表明70億年前銀河系存在一段恆星加速形成時期。
地球上已知的最古老的固體物質剛被識別出來，而它竟然比太陽系還早了至少幾億年。
根據一項新研究，這種微觀塵埃顆粒是在距今約50億到70億年前的一顆遙遠恆星中形成的。相比之下，我們的太陽只有46億年的歷史。最終，這些顆粒以隕石的形式來到了地球。
“這是我從事的最激動人心的研究之一，”菲爾德自然歷史博物館和芝加哥大學的宇宙化學家菲利普·赫
克說。
圖解：菲爾德自然歷史博物館 圖源：wikipedia
“這些是有史以來最古老的固體物質，它們告訴我們星系如何形成恆星。”
雖然之前便有隕石中存在早於太陽系形成的顆粒的案例，這種顆粒也被稱為“前太陽系顆粒”。這種顆粒確實很罕見，而且因為他們十分微小且深埋於岩石中使得他們難以被識別。
目前已知的一個含有前太陽晶粒的隕石是默奇森隕石。
圖解：華盛頓國立自然歷史博物館的默奇森隕石樣本 圖源：wikipedia
這是一塊大型隕石，質量超過100千克（220磅），於1969年9月在澳大利亞默奇森上空爆炸，其碎片散佈到整個區域。
菲爾德博物館獲得了默奇森隕石的一部分，其質量為52公斤，並花費了大量時間對這一部分進行研究。到1990年，他們從隕石內部發現了許多細微的被稱為碳化硅的礦物晶粒，這些晶粒來自星際，也就是前太陽系形成的，但晶粒精確的年齡很難確定。
圖解：碳化硅晶體 圖源：wikipedia
早在1990年代，通過將隕石磨成粉末並將不想要的硅酸鹽用酸溶解的方法，就已經從隕石中分離出許多碳化硅晶粒。那時，科學家用來分析這些顆粒的工具並不像現在那樣先進，因此赫克（Heck）和他的團隊決定將這些顆粒進行全色域測試。
他們使用掃描電子顯微鏡，二次離子質譜和稀有氣體質譜，來尋找因為暴露於宇宙射線下造成的影響。宇宙射線可以穿透諸如隕石之類的固體材料，並在碳化硅晶粒上留下痕跡。
赫克解釋說：“這些宇宙射線中的一些與物質相互作用並形成新的元素。它們暴露的時間越長，形成的元素就越多。”
“相比之下，我將它與在暴雨中放一個水桶進行類比。假設降雨量是恆定的，則水桶中積聚的水量會告訴您水桶暴露了多長時間。”
通過檢查40個碳化硅前太陽晶粒中是否有特定元素-氦3和氖21的痕跡來揭示顆粒的年齡。在檢查的結果中，一些年齡較大，超過55億歲，但大多數年齡更小，介於46到49億之間。
如此大量的年輕顆粒讓人出乎意料，這揭示了一個關於銀河系歷史的驚喜。
赫克說：“我們的假設是，這些年齡在46至49億年之內的大多數顆粒是在增強的恆星形成過程中形成的。”“在太陽系形成之前有一段時間，恆星以超過正常的恆星形成率形成。”
根據研究小組的發現，這個恆星形成的時期大約是70億年前。當恆星到達其演化的高級階段時，顆粒會凝結成流出物，然後被吹向太空，之後被吸收並整合成後來的默奇森隕石。
圖解：藝術家描述的類太陽恆星的生命週期。從左下角的主序星開始，然後膨脹經過次巨星和巨星的階段，直到在右上角將外層拋離，形成行星狀星雲。
由於無法預期這些粒子會倖免於難，例如，超新星衝擊波是孤立存在的，因此研究小組推斷這些粒子會粘在一起成團，而這會屏蔽其中的一些。
赫克說，在包裹在隕石中的微觀顆粒中爆發出強烈的星暴，這證實了恆星形成起伏。
他說：“有些人認為星系的恆星形成率是恆定的。”“但是由於這些顆粒，我們現在有了直接的證據，可以證明在70億年前我們的星系中有一個形成了增強的恆星的階段。這是我們研究的主要發現之一。”
想到那些微小的顆粒在降落到地球上之前必須經歷的所有事情真是令人難以置信。
該研究已在PNAS上發表。
作者: MICHELLE STARR
FY: Cissy
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