图片来源：恒星演化喷射出大量尘埃，类似于图中所示的蛋状星云，是在诸如默奇森等陨石中发现的大型太阳前碳化硅晶粒的合理来源/NASA, W. Sparks (STScI) and R. Sahai (JPL)，Janaína N. Ávila
恒星有生命周期。它们是在太空中漂浮的尘埃和气体相互碰撞、相互坍缩并升温时产生的。它们燃烧了数百万到数十亿年，然后死亡。当它们死亡时，它们会将在风中形成粒子，释放到太空中，而这些星尘最终会与新的行星、卫星和陨石一起形成新的恒星。而在一块50年前坠落澳大利亚的陨石中，科学家们发现了形成于50到70亿年前的星尘，这也是地球上迄今为止发现的最古老的固体物质。
“这是我参与的最激动人心的研究之一。”菲尔德博物馆的策展人、芝加哥大学副教授、论文主要作者菲利普·赫克(Philipp Heck)描述中项研究时表示， “这些是有史以来发现的最古老的固体物质，它们告诉我们星系如何形成恒星。” 该项研究发表在美国国家科学院院刊上。
赫克和他的同事研究的物质被称为太阳前颗粒颗粒物质，在太阳诞生之前形成。赫克说：“它们是恒星的固体样本，是真正的星尘。” 这些星尘碎片被困在陨石中，数十亿年不变，这使之成为太阳系形成前的时间胶囊。
太阳前颗粒颗粒很难获得，它们非常罕见，在坠落到地球上的陨石中，仅有约5%被发现，而且它们很小。但是，菲尔德博物馆拥有最大的默奇森陨石部分，这是1969年在澳大利亚落下的太阳前颗粒物质的宝库，维多利亚州默奇森的人们把它提供给了科学家。大约30年前，芝加哥大学从默奇森陨石中分离出了用于该研究的太阳前颗粒物质。
这项研究的合著者，菲尔德博物馆和芝加哥大学的研究生詹妮卡·格里尔(Jennika Greer)解释说：“研究始于将陨石的碎片粉碎成粉末。” “一旦将所有碎片分开，它就是一种糊状，并且具有刺鼻的味道-闻起来像烂花生酱。”
然后将这种“烂花生酱陨石糊”用酸溶解，直到仅剩下太阳前颗粒。赫克说：“这就像烧掉大海捞针一样。”
一旦太阳前颗粒被分离，研究人员就可以确定它们来自什么类型的恒星以及它们的年龄。 “我们使用了宇宙射线暴露年龄数据，从根本上测量了它们暴露在宇宙射线中的情况。宇宙射线是一种高能粒子，它们穿过我们的星系，穿透固体物质。”赫克解释说，“其中一些宇宙射线与物质相互作用并形成新的元素。它们暴露的时间越长，形成的元素就越多。”
他补充说：“我把这比作在暴雨中放一个水桶。假设降雨是恒定的，则水桶中积聚的水量会告诉您它暴露在雨中多长时间。”通过测量太阳前粒子中存在多少这些由宇宙射线产生的新元素，我们可以知道它暴露于宇宙射线多长时间，从而知道它的年龄。”
研究人员了解到，样品中的一些太阳前颗粒是有史以来发现的最古老的颗粒-基于它们吸收了多少宇宙射线，大多数颗粒的年龄在46亿至49亿年之久，有些颗粒甚至更老，超过55亿年。相比较而言，太阳有46亿年的历史，而地球有45亿年。
但是太阳前颗粒的年龄并没有结束。由于恒星死亡时会形成太阳前颗粒，因此它们可以告诉我们恒星的历史。而在70亿年前，显然有大量的新恒星形成——一种星体婴儿潮。
“我们预期会有更多的年轻颗粒。” 赫克说， “我们的假设是，这些年龄在49亿到46亿年之间的大多数颗粒，是在一次恒星形成增强过程中形成的。在太阳系形成之前，有一段时间形成的恒星比正常情况下要多。”
这一发现在科学家之间关于新星是否以稳定的速度形成或者随着时间的推移新星的数量是否存在高潮和低潮之间的辩论无疑扔了一个重磅炸弹。赫克说：“有些人认为星系的恒星形成率是恒定的。” “但是多亏了这些颗粒，我们现在有了直接的证据，来自陨石的样本可以证明，70亿年前我们的星系中有一段恒星形成增强的时期。这是我们研究的主要发现之一。”
赫克指出，这并不是他的团队发现的唯一出乎意料的事情。作为主要研究问题的附带说明，在检查颗粒中的矿物质与宇宙射线相互作用的方式时，研究人员还了解到，太阳前颗粒通常在太空中以粘结大团的形式漂浮，就像麦片一样。 “没人想到会有这么大的规模。”
赫克和他的同事们期待着所有这些发现，进一步加深我们对银河系的了解。他说：“通过这项研究，我们直接确定了星尘的寿命。我们希望未来会有更多研究，以便人们可以将其用作整个银河生命周期模型的输入。”
赫克指出，关于太阳前颗粒和早期太阳系，还有很多值得我们用一生去回答的问题。 他说：“我希望我们有更多的人在研究它，以更多地了解我们的家乡银河系。”
赫克说:“我一直想用能拿在手里的地质样本来研究天文学。”“看到我们星系的历史真是令人兴奋。星尘是到达地球的最古老的物质，通过它，我们可以了解我们的母恒星，我们体内碳的来源，我们呼吸的氧气的来源。有了‘星尘’，我们就可以把这种物质追溯到太阳出现之前。”
格里尔说：“这是仅次于直接从恒星上取样的最好方法。”
原文来源：https://phys.org/news/2020-01-meteorite-oldest-material-earth-billion-year-old.html，作者： Field Museum
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