科學家發現地球上最古老物質 距今75億年來自隕石

【正見新聞網2020年01月15日】

科學家們在一個隕石中發現了地球上已知存在的最古老物質。

他們在一個1960年代墜入地球的隕石中,發現了長達75億年前的塵粒。這種古老的顆粒形成於太陽系誕生之前的恆星之中。研究人員在《美國國家科學院院刊》《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上發表了這一研究結果。

當恆星死亡時,恆星上的粒子飄入太空,之後併入新的恆星、行星、衛星或隕石中—它們被稱為「太陽前顆粒」(pre-solar grains) 。

芝加哥菲爾德博物館館長、芝加哥大學副教授赫克(Philipp Heck)說:「這是真正的恆星樣本,這是恆星塵粒。」

來自美國和瑞士的研究團隊分析了這顆1969年墜落於澳大利亞的默奇森隕石(Murchison meteorite),並對隕石中獲取的40顆太陽前塵粒進行分析。

菲爾德博物館的格里爾(Jennika Greer)說,這項工作一開始是將隕石的碎片磨成粉末。

「碎片最後成為一種糊狀物質,發出刺鼻的氣味,聞起來像爛花生醬,」 格里爾解釋。

這種氣味難聞的糊狀物後來溶於酸中,只剩下星塵。

赫克說,「尋找這些星塵就如大海撈針。」


Image caption 太陽前顆粒的掃描電子顯微照片。圖片版權 Janaína N. Ávila

為了弄清楚太陽前顆粒存在的年份,研究人員測量了它們在太空中暴露於宇宙射線中的時間;這些宇宙射線是高能粒子,它們能穿過我們的銀河系亦能穿透固體。

其中一些宇宙射線會與它們遇到的物質相互作用,並形成新元素;它們暴露的時間越長,形成的這些元素就越多。

研究人員使用一種特殊的(同位素)氖21,來測量這些顆粒的年份。

赫克稱:「這就好比在暴雨中置放的一個水桶。假設降雨是恆定的,水桶中積聚的水量會告訴你它在雨中暴露的時間。」

測量存在多少新元素可告訴科學家穀物暴露在宇宙射線中的時間,這也反過來告訴我們這些顆粒的年紀。

因此,研究團隊發現有一些太陽前顆粒竟然是有史以來發現的最古老的顆粒。

基於宇宙射線與這些顆粒相互作用了多少次,這些顆粒大多有46至49億年的歷史。 太陽的「年紀」是46億年,地球是45億年。這些顆粒中最老的已有75億年的歷史。

更多發現

赫克告訴BBC,目前為止「只有10%的顆粒年齡超過55億年,60%的顆粒是『年輕』的(年齡介於46至49億年),其餘的介於兩者之間。」

「我相信默奇森和其他隕石中尚存更老的太陽前顆粒,只是還沒被發現。」 赫克說。

以前,用同位素測出的最古老太陽前顆粒大約來自55億年前。

Image caption 該隕石1969年墜落在澳大利亞。

關於新恆星是否以穩定的速度形成,以及新恆星在不同時間段形成數量是否有高有低,科學家稱這次發現為相關討論提供了線索。

赫克說:「由於這些顆粒,我們現在有了直接的證據證明,70億年前我們的銀河系中有一段恆星形成期。這是我們的主要發現之一。」

研究人員還了解到,太陽前顆粒經常組成「格蘭諾拉麥片」形狀的星團穿越太空。

赫克解釋:「過去沒人認為如此大規模的團簇現象是可能的。」

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