星塵？一直以來(lái)都是“星冰”

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原作：Andy Tomaswick

翻譯：李思綺

編排：趙書(shū)晨

后臺(tái)：李子琦

原文鏈接：https://www.universetoday.com/articles/forget-stardust-it-was-star-ice-all-along

藝術(shù)家對(duì)恒星周?chē)把┚€”的印象圖。

圖源：B. Saxton & A.

卡爾·薩根曾說(shuō)：“我們都是星塵。”但他并沒(méi)有說(shuō)明這究竟是如何發(fā)生的。的確，我們身體里很多的分子只有在超新星爆炸中合成。科學(xué)家們自認(rèn)為早已掌握了其中的機(jī)制——超新星中產(chǎn)生的同位素依附在微小的塵埃顆粒上穿越太空，最終積聚成為地球，滲入生態(tài)系統(tǒng)。

然而，哥本哈根大學(xué)的馬丁·比扎羅及其合作成員發(fā)表的一篇新論文顛覆了這一理論。研究表明，超新星中產(chǎn)生的大部分物質(zhì)在飛越太空時(shí)會(huì)被冰捕捉。同時(shí)，這篇論文也支持“卵石吸積”作為地球形成的模型，而非原行星撞擊。

這篇論文的關(guān)鍵在于元素鋯——一個(gè)不常出現(xiàn)在宇宙化學(xué)討論中的元素。然而，它的一個(gè)同位素（鋯-96）只能在超新星中產(chǎn)生。于是，比扎羅博士和他的團(tuán)隊(duì)決定在一些隕石中尋找這個(gè)特別的同位素。

為此，他們采集了各種隕石的樣本，并將他們浸泡在弱醋酸中。這樣任何與水有關(guān)的物質(zhì)都被溶解了（包括粘土等），留下隕石主體的“石頭“顆粒。隨后，他們測(cè)量了溶解液和巖石殘?jiān)械匿?96濃度。

他們發(fā)現(xiàn)，溶解液中的鋯-96濃度比巖石中高出5000ppm。由此可以推斷，冰是超新星殘留物質(zhì)的主要運(yùn)輸機(jī)制。一個(gè)超新星爆炸的時(shí)候不僅僅噴射出星塵：有些物質(zhì)被原子化并且直接嵌入冰顆粒當(dāng)中。

這一結(jié)論對(duì)于行星形成模型具有一定的影響。一顆行星在形成的時(shí)候離母星越近，它所包含的“超新星冰塊”越有可能被蒸發(fā)掉。所以，如地球、金星、水星等離太陽(yáng)較近的行星明顯缺乏超新星產(chǎn)生的同位素；反之，如天王星、海王星等行星則會(huì)富含這些同位素。這與我們的觀測(cè)所吻合：行星離太陽(yáng)的距離和他們擁有的超新星同位素呈線性遞減趨勢(shì)。

再進(jìn)一步分析：地球相對(duì)缺乏鋯-96，尤其是與同研究中的其他小行星相比。這意味著。如果地球是由小行星碰撞形成的，那么地球的鋯-96含量將高于現(xiàn)狀。而如果地球是通過(guò)“卵石吸積”的方式在太陽(yáng)周邊形成的，那么這些含有鋯-96的冰晶將在恒星高溫下升華，形成如今缺乏鋯-96的地球。

論文的另一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)涉及富鈣鋁包裹體（CAIs）——太陽(yáng)系最古老的物質(zhì)之一。研究人員發(fā)現(xiàn)隕石中的CAI里鋯-96的含量差異很大：有的很多，有的很少。他們也許形成于非常不同的環(huán)境中，比如太陽(yáng)系原行星盤(pán)中的不同區(qū)域。較輕的氣體顆粒會(huì)飄到吸積盤(pán)的上方或者下方，而較重的塵埃顆粒會(huì)往“薄餅“的中部靠攏。CAI在吸積盤(pán)的各處都會(huì)形成，但其中的鋯-96含量因它形成的位置而異。

這兩個(gè)理論都很有趣也都需要進(jìn)一步的研究。如果被證明是正確的，那么這篇論文可能會(huì)成為前行星化學(xué)和行星形成理論領(lǐng)域的里程碑。無(wú)論如何，我們都可以欣賞我們這些星塵（或者星冰）所造的軀體。

責(zé)任編輯：陳瑋菁

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W5：靈魂星云

圖源： NASA

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