科學家分析遠古隕石中的雜質含量 推斷了早期的太陽活動

誕生於 46 億年前的太陽,比地球形成還要早 5000 萬年。想從地球上尋找與太陽早期活動有關的線索,是很不容易的。不過自然天文學的一項新研究稱,一塊被困在隕石中的古老藍色晶體,可以為我們揭示早期太陽的樣子。

研究作者,芝加哥大學教授、兼菲爾德博物館策展人 Philipp Heck 表示:“太陽早期相當活躍,噴發更多、釋放出的帶電粒子流也更加強烈”。

科學家分析遠古隕石中的雜質含量 推斷了早期的太陽活動

研究這塊藍色晶體,有助於研究人員更好地瞭解太陽的早期活動(via:菲爾德博物館)

太陽系中幾乎沒有任何東西足以證實太陽的早期活動,而這批來自菲爾德博物館藏品中的礦物質隕石,資歷則足夠老了 —— 它們可能是太陽系中形成的第一批礦物。

Heck 與同事們研究的礦物質,是一種微觀的冰藍色晶體。它被稱作“鋁鈣石”(hibonite),成分具有化學反應的特徵。如果早期太陽在突出大量的高能粒子,那它們就會產生。

論文一作,芝加哥大學博士後、來自菲爾德博物館的一個附屬機構的 Levke Kööp 表示:

這些晶體形成於 45 億年前,並保留了我們太陽系中發生的一些事件的記錄。儘管它們很小(許多都不到 100 微米),但還是保留住了年輕太陽照射產生的高揮發性‘貴族氣體’。

在行星形成之前,太陽系只有太陽,以及周邊巨大的氣體、塵埃盤。

太陽所在的區域很是炎熱,超過了 1500℃(2700℉)。作為對比,當前離太陽最近、溫度高到足以將鉛融化的金星,地表也才 467℃(872℉)。

當圓盤冷卻下來,最早的礦物開始形成,即本文介紹的藍色鋁鈣石(hibonite)晶體。論文另一合著者,同樣來自芝加哥大學和菲爾德博物館的 Andy Davis 表示:

這些古代隕石中較大的礦物顆粒,直徑只有人類頭髮絲的幾倍。當我們在顯微鏡下觀察這些顆粒時,發現 hibonite 晶體呈現出了非常漂亮的淡藍色。

科學家分析遠古隕石中的雜質含量 推斷了早期的太陽活動

隕石中的一塊鋁鈣石晶體(via:芝加哥大學 / Andy Davis 攝)

這些晶體含有鈣和鋁等元素。在形成新晶體的時候,年輕的太陽繼續“閃耀”,將質子和其它亞原子粒子射入太空 —— 其中一些就撞擊到了藍色的鋁鈣石晶體。

當質子撞擊晶體中的鈣和鋁原子時,原子分裂成了更小的原子 —— 即氖(neon)和氦(helium)—— 然後就被困在晶體中,距今已有數十億年的時間。

這些晶體被裹入了太空岩石,最終像其它一些隕石那樣墜落到了地球,比如 Heck、Kööp、Davis 等科學家研究的這批。

Kööp 指出,研究人員早就對隕石進行過研究,可惜未找到與早期太陽活動相關的線索。但這並不意味著它並不存在,只是當時沒有足夠靈敏的工具去找到它。

這一次,研究團隊使用了瑞士獨特的先進質譜儀對晶體進行了檢測。這是一種車庫大小的機器,主要用於測定物體的化學成分。

激光附著在質樸以上,熔化了隕石中一顆微笑的鋁鈣石晶體,釋放出了被困在其中的氖和氦,這樣它們就可以被探測到了。

Kööp 表示,他們得到了一個巨大的信號,清楚地顯示了氖和氦氣的存在 ——“這實在是太棒了”。這是因為,兩種元素提供了太陽早期活動的第一個確切證據。

舉個例子,假設你認識某位平靜的成年人,可無法相信 TA 曾是一個活潑的孩子。但只要你進入了 TA 家的閣樓,並發現了破舊的玩具和書籍,就有了證明 TA‘曾經高能’的證據。


有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊上。原標題為:

《從最古老的隕石夾雜物中的氦和氖過量 推斷出早期的太陽活動》(High early solar activity inferred from helium and neon excesses in the oldest meteorite inclusions)

[編譯自:Field Museum , via:New Atlas]


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