分析远古陨石中的杂质含量 推断了早期太阳活动

2018-07-31 15:29 cnBeta.COM

  诞生于 46 亿年前的太阳,比地球形成还要早 5000 万年。想从地球上寻找与太阳早期活动有关的线索,是很不容易的。不过自然天文学的一项新研究称,一块被困在陨石中的古老蓝色晶体,可以为我们揭示早期太阳的样子。 研究作者,芝加哥大学教授、兼菲尔德博物馆策展人 Philipp Heck 表示:“太阳早期相当活跃,喷发更多、释放出的带电粒子流也更加强烈”。

研究这块蓝色晶体,有助于研究人员更好地了解太阳的早期活动(via:菲尔德博物馆)

  太阳系中几乎没有任何东西足以证实太阳的早期活动,而这批来自菲尔德博物馆藏品中的矿物质陨石,资历则足够老了 —— 它们可能是太阳系中形成的第一批矿物。

  

  Heck 与同事们研究的矿物质,是一种微观的冰蓝色晶体。它被称作“铝钙石”(hibonite),成分具有化学反应的特征。如果早期太阳在突出大量的高能粒子,那它们就会产生。

 

  论文一作,芝加哥大学博士后、来自菲尔德博物馆的一个附属机构的 Levke K��p 表示:

  

  这些晶体形成于 45 亿年前,并保留了我们太阳系中发生的一些事件的记录。尽管它们很小(许多都不到 100 微米),但还是保留住了年轻太阳照射产生的高挥发性‘贵族气体’。

 

  在行星形成之前,太阳系只有太阳,以及周边巨大的气体、尘埃盘。

  

  太阳所在的区域很是炎热,超过了 1500℃(2700℉)。作为对比,当前离太阳最近、温度高到足以将铅融化的金星,地表也才 467℃(872℉)。

 

  当圆盘冷却下来,最早的矿物开始形成,即本文介绍的蓝色铝钙石(hibonite)晶体。 论文另一合著者,同样来自芝加哥大学和菲尔德博物馆的 Andy Davis 表示:

  

  这些古代陨石中较大的矿物颗粒,直径只有人类头发丝的几倍。当我们在显微镜下观察这些颗粒时,发现 hibonite 晶体呈现出了非常漂亮的淡蓝色。

 

陨石中的一块铝钙石晶体(via:芝加哥大学 / Andy Davis 摄)

  这些晶体含有钙和铝等元素。在形成新晶体的时候,年轻的太阳继续“闪耀”,将质子和其它亚原子粒子射入太空 —— 其中一些就撞击到了蓝色的铝钙石晶体。

  

  当质子撞击晶体中的钙和铝原子时,原子分裂成了更小的原子 —— 即氖(neon)和氦(helium)—— 然后就被困在晶体中,距今已有数十亿年的时间。

 

  这些晶体被裹入了太空岩石,最终像其它一些陨石那样坠落到了地球, 比如 Heck、K��p、Davis 等科学家研究的这批。

  

  K��p 指出,研究人员早就对陨石进行过研究,可惜未找到与早期太阳活动相关的线索。但这并不意味着它并不存在,只是当时没有足够灵敏的工具去找到它。

 

  这一次,研究团队使用了瑞士独特的先进质谱仪对晶体进行了检测。这是一种车库大小的机器,主要用于测定物体的化学成分。

  

  激光附着在质朴以上,熔化了陨石中一颗微笑的铝钙石晶体,释放出了被困在其中的氖和氦,这样它们就可以被探测到了。

 

  K��p 表示,他们得到了一个巨大的信号,清楚地显示了氖和氦气的存在 ——“这实在是太棒了”。这是因为,两种元素提供了太阳早期活动的第一个确切证据。

  

  举个例子,假设你认识某位平静的成年人,可无法相信 TA 曾是一个活泼的孩子。但只要你进入了 TA 家的阁楼,并发现了破旧的玩具和书籍,就有了证明 TA‘曾经高能’的证据。

 

  有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊上。 原标题为:

  

  

  《从最古老的陨石夹杂物中的氦和氖过量 推断出早期的太阳活动》(High early solar activity inferred from helium and neon excesses in the oldest meteorite inclusions)

 

 

  [编译自:Field Museum, via:New Atlas]

责编:陶文冬
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