科學家在地球上發現比太陽系還古老的星際物質

據《自然天文學》1月27日消息:一科學團隊幾周前宣稱,在一枚名叫“

好奇瑪麗(Courie Marie)”隕石中發現了不可思議的古老物質,同位素法測得其年齡約在50億至70億年之間。相比之下,我們太陽系才約46億年曆史,因而這枚隕石物質年齡,比太陽系自身還長久

科學家在地球上發現比太陽系還古老的星際物質

隕石“好奇瑪麗”,圖源:Science Alert

“好奇瑪麗”屬於CV-3型碳質球粒隕石,以世稱“居里夫人”之名——瑪麗·居里(Marie Curie)命名,主要成分是俗稱“金剛砂”的碳化硅,化學式:SiC。

在隕石內部,科學家們發現了由富含鈣、鋁、鈦等礦物質鹽構成的難熔包體“CAIs”——一種被認為是前太陽系星雲時期形成的古老固體物質之一

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CAIs晶包顯微結構

“根據我們目前對太陽系形成的瞭解,這些太陽前晶粒本應(在太陽系形成過程中、後期)無法存留,但令人驚訝的是‘好奇瑪麗’中確實找到了它們。”物理學與宇宙化學研究員Olga·Pravdivtseva說:“(業界)普遍認為,CAI是在前太陽系星雲達到1,500K溫度環境下析出的早期固體晶粒,由於特殊條件使得部分被帶離太陽較遠區域,其後開始一段長達數十億年的太空遊蕩而得以保留。”

這段數十億年甚至更長時間的史詩般旅程,個別成員於半個世紀前在墨西哥上空結束。

1969年2月8日,墨西哥暴發一場有記載以來最大的碳質球粒隕石雨——阿連德(Allende)降落後不久,人們就從多地收集到數百塊總重量達2噸的“阿連德”碎片。此後一直到今天,仍然有人不斷在該區域尋獲到隕石。“好奇瑪麗”是這場隕石雨中落偏的一枚,掉到了澳大利亞境內。而掉落在墨西哥奇瓦瓦州“阿連德”隕石的幾枚樣品,被送到了美國聖路易斯華盛頓大學進行研究。

科學家在地球上發現比太陽系還古老的星際物質

1970年,華盛頓大學科學家首次在“阿連德”隕石中發現了著名的難熔包體(CAIs)。當對富含鈣、鋁的包體進行了高精度U-Pb同位素體系測定時,認為包體形成於45.67億年前。而這個數字,正是當前公認的太陽系最精確年齡。

華盛頓大學研究指出,CAIs有助於我們瞭解太陽系早期的形成及演化過程。“阿連德”中的CAI晶粒就出現在45.67億年前,其基質比白色包體要晚約6千萬年。

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隕石“阿連德”切片一

科學家們進一步對鈣鋁包體進行深入研究,發現其同位素組成存在異常——氧16同位素過剩,“阿連德”氧16相對地球多出了5%。通常,氧16只能在恆星核聚變過程中由氦“燃燒”形成。

氧16的過剩,表明前太陽系星雲在凝聚過程中,受到了太陽系外物質的“侵入”,這很可能是超新星爆發的拋射物。

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隕石“阿連德”切片二

此次“好奇瑪麗”研究結果與“阿連德”相互印證,研究人員認為它們應該同來自一塊更大的星際碎片,在進入大氣層後發生解體。

這無疑是地球上最為古老的固體物質!”Olga·Pravdivtseva在文稿中這樣寫道。

研究員加熱了一塊很小的“好奇瑪麗”樣品,實驗出現了具有稀有氣體特徵的物質。“它揭示了碳化硅的存在!“Olga透露,”我們可以通過同位素特徵解開稀有氣體(指 氣態碳化硅)來源之謎。但我們不清楚可能來自其他恆星的碳化硅,是如何與CAIs包體結合在一起的,這意味著我們需要重新思考太陽系形成時期的化學元素構成問題。”

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前太陽系星雲(想象圖),圖源:16素材

“作為太陽系最古老的固體,儘管CAIs已被廣泛研究,但關於它所攜帶的同位素異常特性和起源,它們在原始隕石中類別的歸屬及與其他隕石成分關聯等問題,仍然有待進一步揭曉。”


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