南极陨石中发现的微小的微粒,可能揭示了太阳系是如何形成的

在美国宇航局从南极洲拉帕兹冰原上发现的一颗陨石中,研究人员发现了一粒甚至在我们自己的太阳出现之前就形成的星尘。更重要的是,这种材料让我们深入了解太阳系如何形成自己的形态。

该项目的研究人员之一简·豪(Jane Howe)说:“有时候研究就是满足你的好奇心。最大的好奇之一是宇宙是如何形成的,生命是如何开始的,这个奇怪的粒子向我们展示了一些我们以前不知道的东西。”

白矮星是如何制造“这个怪异粒子”的?

从某种意义上说,所有的物质都是由南极洲陨石中发现的相同的星尘组成的,所有的物质都是以某种方式来自大爆炸或恒星。但很难找到直接起源于源头的物质。具体地说,来自拉帕兹陨石(名为LAP-149)的颗粒据信直接来自一颗白矮星新星。

白矮星不会发生核聚变,所以它们通常不会在宇宙中制造新的东西。白矮星是一种古老恒星的残余物,它们的燃料已经燃烧殆尽,它们冰冷的白光仅仅是这颗老恒星的聚变反应所遗留下来的能量。然而,当一颗白矮星在一个双星系统中绕着另一颗恒星运行时,那颗白矮星可以从它较大的伴星上吸收物质。一旦白矮星从其伴星中积累了足够的物质,该物质就可以周期性地达到足够高的温度,从而在猛烈的爆炸中再次触发聚变。

我们大多数人都熟悉超新星,这是一个类似的事件,尽管不那么猛烈。当一个白矮星进入新星时,它发射出由不同元素组成的星尘云,这些元素最终会凝结并找到通向地球的路。这就是LAP-149所发生的情况,它找到了通往南极洲的路。

从LAP-149的构图中收集到的秘密

LAP-149在各种成像模式下的扫描透射电镜数据。图D显示了LAP-149的假色成分:碳,红色;氧,蓝色和硅,绿色。

研究人员是如何知道LAP-149真的来自太阳系以外的呢?在分析材料时,他们发现这些物质的碳同位素碳-13含量很高,远远超出人们对太阳系内形成的任何物质的预期。在亚利桑那大学的一份新闻稿中,该研究的主要作者皮埃尔·海内库(Pierre Haenecour)在亚利桑那大学的一份新闻稿中说:“我们所采集的任何来自太阳系任何行星或物体的碳同位素组成,通常都会以50的比例变化。我们在LAP-149中发现的碳-13含量超过50000倍。这些结果提供了进一步的实验室证据,证明来自新星的富碳和富氧颗粒都是我们太阳系的基石。“。

由于LAP-149起源于太阳系外,研究人员可以研究它的组成,并从白矮星新星的源头了解其过程。利用离子和电子显微镜,研究小组发现了一个小的包裹体,只有几百纳米大小,由较大石墨结构中的富氧硅酸盐组成。这是一个非常令人兴奋的发现,目前还没有发现与这种成分相匹配的其他星尘颗粒。

新星中的物质取决于产生它的白矮星的成分和密度,而这些新星的传统热力学模型与LAP-149中的发现并不一致。由于富氧硅酸盐是在LAP-149的石墨中发现的,这项工作使科学家能够进一步完善他们对新星中进行的热力学过程的理解,特别是星尘颗粒是如何形成和移动的。它还表明,碳质和硅酸盐尘埃可以在新星的同一次喷发中产生,最终提供了对像我们这样的太阳系是如何形成的见解。

然而,从更广泛的角度来看,这项工作是一个令人难以置信的例子,说明了科学已经取得了多大的进展。我们不仅可以确定一颗陨石是由数十亿年前一颗白矮星周围的星尘云形成的,它经历了一个剧烈的、爆炸性的和创造性的过程,我们还能够研究它的组成,并了解这个过程是如何发生的。我们将能够在未来对宇宙有更多的了解。

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