地球上最古老的天外來客,比太陽還早25億年

get資訊 發佈 2020-01-15T04:51:45+00:00

地球上最古老的球粒隕石是一扇窗戶,可以讓我們看到太陽系剛剛形成時的樣子。恆星形成自大量氣體塵埃雲,死亡後又將自身物質噴入太空,隨著時間流逝,這些物質冷卻凝結成星塵與礦物顆粒,最終又與星際氣體形成新一代恆星、行星、小行星。

地球上最古老的球粒隕石是一扇窗戶,可以讓我們看到太陽系剛剛形成時的樣子。

恆星形成自大量氣體塵埃雲,死亡後又將自身物質噴入太空,隨著時間流逝,這些物質冷卻凝結成星塵與礦物顆粒,最終又與星際氣體形成新一代恆星、行星、小行星。而在這之中,有些小隕石被拋向宇宙四處流浪,就像時空膠囊一樣保持數十億年不變,直到它們撞到其他天體。

其中,球粒隕石隕石占據已知隕石的80%以上,因幾乎都含有粒狀體而得名。粒狀體是由熔融物質構成的微小顆粒,通常比米粒還小,形成於太陽系的早期小行星成形之前。

默奇森隕石(Murchison meteorite)是一塊於1969年9月28日在澳大利亞維多利亞州默奇森附近發現的於碳質球粒隕石,質量超過100千克,成分上總鐵占22.13%,水占12%,有機物含量較高。它是世界上被研究最多的隕石之一。其中一塊碎片被運到美國芝加哥菲爾德自然史博物館,距今已有50年。

最近科學家又在它身上有了新發現,意外找出地球上最古老物質!由美國及瑞士的研究團隊從1969年的「默奇森隕石」中取出了40顆微小的「塵粒物質」,而最古老的塵粒經由宇宙輻射檢測,存在的年份測達74億年,比太陽系成形還要早了25億年。專家們表示:「這能讓我們一窺太陽系前的世界。」

這些「塵粒物質」被稱作:太陽前顆粒(presolar grain),太陽形成之前就在星際空間形成的微小固體物質,這些顆粒很小,尺寸在2到30微米之間。當隕石在宇宙中穿梭時遇到宇宙射線,高能粒子就像子彈一樣撞擊隕石中的礦物質,導致一些矽和碳原子衰變成元素,比如氦-3、氖-21。不過撞向地球的無數隕石中,只有5% 含有「太陽前顆粒」。


團隊共取出了40顆微小的「太陽前顆粒」,而最古老塵粒存在的年份約為74億年,比太陽系形成還要早了25億年,且它曾活躍地穿梭在銀河系中。菲爾德自然史博物館研究員,也是芝加哥大學助理教授的赫克進一步說明:「它們是來自類似太陽這種恆星的塵粒。」

「這是我參與的最激動人心的研究之一。」菲爾德博物館的策展人、芝加哥大學副教授、論文主要作者菲利普·赫克(Philipp Heck)描述中項研究時表示, 「這些是有史以來發現的最古老的固體物質,它們告訴我們星系如何形成恆星。」

研究員格里爾則指出,能發現這個最古老的物質純屬意外,特別是,研究過默奇森隕石的科學家都知道這顆隕石有股難以形容的臭味。

她說:「我們一開始將隕石分成碎片,再將碎片磨成粉末,立刻聞到一股像是花生醬的刺鼻氣味。」這種氣味是由一些揮發性有機化合物在加熱或溶解後所產生。於是團隊再將粉末以酸洗凈,才讓這些古老物質重見天日。

據《半島電視台》報導,赫克表示,為了弄清楚該物質的年份,研究團隊測量了該物質曝露於宇宙輻射的時間。宇宙輻射是種高能量粒子,能穿透一切的物質。

研究人員解釋到:「我把這比作在暴雨中放一個水桶。假設降雨是恆定的,則水桶中積聚的水量會告訴您它暴露在雨中多長時間。」通過測量太陽前粒子中存在多少這些由宇宙射線產生的新元素,我們可以知道它暴露於宇宙射線多長時間,從而知道它的年齡。」

結果發現,「太陽前顆粒」約受宇宙輻射曝曬46至49億年,包覆它們的物質則來自於壽命約在2至25億年這段區間的恆星,因此最古老的「太陽前顆粒」推測存在長達74億年。

研究人員赫克表示,這些塵粒是有史以來發現最古老的固體物質,將能讓我們一窺星系是如何成形的。他說:「基本上我們得出的結論是,銀河系中一定有一段時間形成大量恆星,而這些塵埃就是恆星走到生命的盡頭爆炸後所產生的。」

「我覺得這非常令人興奮。儘管我已經在默奇森隕石和太陽系前的塵埃顆粒上工作了將近20年,但我仍然對我們能用一塊石頭研究銀河系的歷史感到著迷。

「我們預期會有更多的年輕顆粒。」 赫克說, 「我們的假設是,這些年齡在49億到46億年之間的大多數顆粒,是在一次恆星形成增強過程中形成的。在太陽系形成之前,有一段時間形成的恆星比正常情況下要多。」

針對默奇森隕石的研究早已取得大量進展。目前已在其中發現了超過100種胺基酸,這之中包括常見胺基酸如甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸,也包括一些罕見的胺基酸,例如異纈氨酸和叔亮氨酸,以及二胺基酸類,一類含有兩個氨基的胺基酸。

這些發現對於更好地認識地球上生命的誕生和演化過程都具有非常重大的意義。有理論認為,地球上最初生命體形成的時期,正是大量撞擊地球的天體中存在的這些化合物,給地球帶來了大量的有機物,而這些有機物富集起來便構成了地球上生命的化學基礎。

赫克和他的同事們期待著所有這些發現,進一步加深我們對銀河系的了解。他說:「通過這項研究,我們直接確定了星塵的壽命。我們希望未來會有更多研究,以便人們可以將其用作整個銀河生命周期模型的輸入。」

這項結果支持了另外一種假設,即70 億年前銀河系剛好爆發一波恆星誕生潮,也稱「小嬰兒潮」,研究人員報告說,默奇森隕石也許來自那時候。

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