研究人員利用不尋常的隕石來深入瞭解太陽系的過去和現在

據外媒報道，研究人員利用不尋常的隕石來深入瞭解我們太陽系的過去和現在。 2011年，科學家證實了一個猜測：本地宇宙中出現了“分裂”。Genesis任務帶回地球的太陽風樣本明確地確定了太陽中的氧同位素與地球、月球和太陽系中其他行星和衞星上的氧同位素不同。

在太陽系歷史的早期，後來凝聚成行星的物質曾被大量的紫外線照射，這可以解釋這種差異。它是從哪裏來的？出現了兩種理論。紫外線要麼來自我們當時年輕的太陽，要麼來自太陽的恆星“苗圃”中的一顆附近的大恆星。

現在，來自聖路易斯華盛頓大學文理學院物理學助理教授Ryan Ogliore實驗室的研究人員，已經確定了哪種情況是造成這種“分裂”的原因：很可能是來自一顆早已死亡的大質量恆星的光，在太陽系的岩石體上留下了這個印象。這項研究由物理系空間科學實驗室的博士後研究助理Lionel Vacher領導。

他們的研究結果發表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》雜誌上。

Ogliore説：“我們知道我們是從星塵中誕生的：也就是説，由我們銀河系附近的其他恆星產生的塵埃是太陽系的組成部分。但這項研究表明，星光對我們的起源也有深刻的影響。”

小小的時間膠囊

所有這些深奧的東西都被裝在一塊僅有85克的岩石中，這是1990年在阿爾及利亞作為隕石發現的一塊小行星，名為Acfer 094。小行星和行星由相同的前太陽系物質形成，但它們受到了不同自然過程的影響。凝聚成小行星和行星的岩石構件被打碎和撞擊；被汽化和重新組合；以及被壓縮和加熱。但是Acfer 094所來自的小行星設法生存了46億年，基本上沒有受到傷害。

“這是我們收集的最原始的隕石之一，“Vacher説。“它沒有被大幅加熱。它包含多孔區域和在其他恆星周圍形成的微小顆粒。它是太陽系形成的一個可靠見證。”

Acfer 094也是唯一含有宇宙後成合晶的隕石，這是一種具有極重氧同位素的氧化鐵和硫化鐵的互生體--這是一個重要的發現。

與太陽系的其他地方相比，太陽含有大約6%的最輕的氧同位素。這可以解釋為紫外線照射在太陽系的構件上，選擇性地將一氧化碳氣體分解為其組成原子。這個過程也創造了一個重得多的氧同位素的儲存庫。然而，在宇宙後成合晶之前，沒有人在太陽系材料的樣本中發現這種重的同位素特徵。

然而，由於只有三種同位素，僅僅找到重氧同位素還不足以回答光的來源問題。不同的紫外線光譜可能產生相同的結果。

Vacher説：“這時Ryan想到了硫磺同位素的想法。”硫的四種同位素將以不同的比例留下它們的痕跡，這取決於照射原太陽系中硫化氫氣體的紫外光光譜。一顆大質量的恆星和一顆年輕的類太陽恆星具有不同的紫外線光譜。

當小行星上的冰塊融化並與小塊的鐵鎳金屬反應時，形成了宇宙後成合晶。除了氧氣之外，宇宙後成合晶還含有硫化鐵中的硫。如果它的氧氣見證了這一古老的天體物理過程--它導致了重氧同位素--也許它的硫也是如此。

“我們開發了一個模型，“Ogliore説。“如果我有一顆大質量的恆星，會產生什麼樣的同位素異常現象？對於一顆年輕的、類似太陽的恆星呢？該模型的精確度取決於實驗數據。幸運的是，其他科學家已經做了很好的實驗，當硫化氫被紫外光照射時，同位素比率會發生什麼變化。”

Acfer 094中宇宙後成合晶的硫和氧同位素測量證明了另一個挑戰。這些顆粒大小為幾十微米，是各種礦物的混合物，需要在兩台不同的原位二次離子質譜儀上採用新技術：物理系的NanoSIMS（在物理系研究助理教授劉楠的協助下）和地球與行星科學系的7f-GEO（也在文理學院）。

研究人員獲得了地球和行星科學教授、文理學院環境研究系主任以及國際能源、環境和可持續發展中心主任大衞-費克，以及地球和行星科學研究科學家克萊夫-瓊斯等人的幫忙。

“他們是生物地球化學高精度原位硫同位素測量方面的專家，“Ogliore説。“如果沒有這種合作，我們就不會達到區分年輕太陽和大質量恆星情況所需的精度。”

宇宙後成合晶的硫同位素測量結果與來自大質量恆星的紫外線照射相一致，但不符合來自年輕太陽的紫外線光譜。這些結果對46億年前太陽誕生時的天體物理環境提供了一個獨特的視角。鄰近的大質量恆星可能足夠近，以至於它們的光線影響了太陽系的形成。夜空中這樣一顆鄰近的大質量恆星會顯得比滿月更亮。

Vacher説：“我們在獵户座星雲中看到了新生的行星系統，稱為proplyds，它們被附近的大質量O型和B型恆星的紫外線蒸發掉了。”

“如果proplyds離這些恆星太近，它們就會被撕碎，而行星就永遠不會形成。”他説：“我們現在知道我們自己的太陽系在誕生時離得很近，足以受到這些恆星的光線的影響。但值得慶幸的是，沒有太近。”