星际彗星尘埃蕴藏着太阳系的奥秘

科学家们沿着星际尘埃的轨迹一直追踪到太阳系的形成。我们现在所知道的太阳系最初是由星际尘埃和气体组成的云。通过研究“太阳系前”尘埃，科学家们可以及时地追溯到早期的太阳系。每年大量的宇宙尘埃从太空落到地球的大气层。美国国家航空和宇宙航行局使用带有特殊“粘性”收集器的飞机，这些收集器表面涂有硅油，以在尘埃被我们的星球污染之前，在高海拔地区捕捉尘埃。

像海尔·波普彗星这样的彗星，可以释放出尘埃，这些尘埃可以进入地球的平流层，可以在那里收集和研究它们。图片：Philipp Salzgeber, CC license (CC BY-SA 2.0)

由霍普·石井(Hope Ishii)领导的一个研究小组正在研究一种从太空坠落到地球的星际尘埃颗粒，石井是夏威夷大学(University of Hawaii at Manoa)的材料科学家。这些尘埃颗粒中含有嵌有金属和硫化物或宝石的微小玻璃颗粒。研究小组的工作表明，这些尘埃是太阳前时期的遗迹。科学家们已经研究了多年的宝石，但是这个研究小组已经找到了令人信服的证据，证明这些晶粒在我们太阳系最初的建造阶段存活了下来。利用透射电子显微镜技术，研究人员绘制了不同元素在宝石中的分布。

早期太阳系的图解，主要理论认为它是由星际尘埃和气体组成的分子云形成的。图片：Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution

这个过程，他们发现宝石是由更小的“亚晶粒”组成的，这些“亚晶粒”是在彗星的母星之前形成的;因此，在我们的太阳系最初发展之前。石井在声明中说，通过这些观察，研究人员认为，宝石可以“代表形成行星和恒星的基石的太阳系前尘埃”。宝石的厚度通常小于人类头发厚度的百分之一，直径只有几十到几百纳米。此外，宝石是由“亚晶粒”组成的，它被不同类型的碳包围着。研究人员发现，这些类型的碳在相对较低的温度下分解。正因为如此，研究人员认为这种尘埃和它的母彗星不可能来自太阳内部炽热的星云。

天体摄影师克里斯·库尔拍摄了这张C/2016 R2彗星的照片。来自彗星的星际尘埃可以帮助我们更好地理解太阳系是如何形成的。图片：Chris Schur/www.schursastrophotography

相反尘埃更有可能形成在更远、更冷、辐射更丰富的地方，比如太阳外星云，甚至是太阳前分子云。所以尽管它们的体积很小，这些玻璃状的尘埃还是挺过了一些极端的星际环境。通过研究“46亿年前行星形成的原始材料”，可能“对形成和改变它们的过程有更深的了解”。根据这项研究，研究小组将探索更多的彗星尘埃，以更好地了解宝石的成分和子颗粒的大小。这项研究在《美国国家科学院院刊》上发表。

博科园-科学科普｜文：Chelsea Gohd/Space