古陨石保留了太阳系早期成分

一些陨石包含了比太阳系更古老的颗粒。

来自默奇森陨石上一颗微米级碳化硅星尘颗粒的电镜照片(图源:NASA,刘楠和安德鲁·戴维斯)

科学家正在用一种新的分析方法揭示古陨石颗粒的神秘起源。

这些比太阳系更古老的(前太阳系)颗粒曾经构成了一些古恒星，而这些恒星在太阳诞生前便已死亡。一些类似的恒星仍然存在，而且有关前太阳系颗粒的分析为恒星化学提供了有益的参考。

科学家在此之前就已经尝试分析陨石中的前太阳系颗粒，但密苏里州华盛顿大学的物理研究助理教授同时也是一项新研究的牵头人刘楠认为以往的研究方法是不准确的。

刘楠和她的团队研究了默奇森陨石样本，这块陨石重达220磅，于1969年陨落在澳大利亚默奇森的一个城镇。曾经研究过类似陨石的科学家很快意识到这此陨落是幸运的，不只是因为最大的一块陨石碎块把当地一个谷棚屋顶击穿了，但没有使任何人受伤。

刘告诉我们:“默奇森陨石很原始，它形成于太阳系诞生之初，之后未曾融化。”大部分来自小行星带的陨石会经历碰撞以及加热，这会使之融化，所以大部分太阳系诞生之初时期的陨石都消失了。

在默奇森陨石中，前太阳系颗粒被更年轻的物质包裹。结合以往的研究，科学家根据这些颗粒独特的化学成分判断出它比太阳系更古老。

刘说:“这些颗粒由碳化硅组成，包含硅原子与碳原子，但碳化硅并不会在太阳系自然形成，因为碳原子会优先与太阳系充足的氧原子结合组成碳氧化合物。”

刘说，这些颗粒最可能来源于碳星，这种亮红色的巨大行星大气中的碳含量比氧含量更高。为了证实该假说，科学家需要了解陨石颗粒中的某些同位素组成是否与碳星上的相符。同位素是一组含有不同中子数的同一种元素。虽然一些同位素在太阳系中很常见，但另外一些只会出现在特定种类的行星中。

古陨石上碳化硅颗粒的光谱照片(图源:刘楠)

刘说:“这些颗粒中的同位素比率与太阳系中的差别很大。比如说，太阳系中物体的碳12与碳13比率为百分之八十九。但是前太阳系颗粒的该比率从百分之二到百分之两百不等，这是其母星的熔解反应造成的。

氮、铝、镁的同位素也是如此。

天文学家尤其关注这些颗粒的同位素组成是否与对碳星的观测数据相符。在刘的研究之前，二者的匹配度并不高。刘认为，这可能是因为观测的碳星并不是这些微粒的诞生地。但她也好奇是否有更简单的解释。

刘说:“以往对这些颗粒的测量结果表现出远低于此的碳、氮含量，但我认为问题可能出在测量方法上。这些颗粒先是在星际介质中存在了数亿年，再在太阳系中存在了数十亿年，因此它们的表面可能吸收了其中的物质。”

这就意味着在过去的研究中，科学家可能研究的是颗粒表面的杂质。

刘和她的团队因此设计了一个新的分析方法来除去附在这些颗粒表面的物质。这项技术的一部分是:他们先把部分默奇森陨石在酸中溶解到只剩下碳化硅颗粒，然后将这些颗粒与铯离子与氧离子混合，以此来去除年份较晚的陨石成分。

在这之后，团队对颗粒的同位素进行光谱测量。刘说，结果与从碳星观测到的数据更接近，这证实了她最初的猜测。在表明这些颗粒来自碳星的同时，该结果也能帮助科学家提升对碳星的理解。

毛里奇奥·布索，来自意大利佩鲁贾大学的一位合著者在一份声明中说:“对恒星物理学家和像我一样的核天体物理学家来说，这项研究中的新的同位素数据是十分令人激动的。”事实上，前太阳系碳化硅颗粒中反常的氮同位素比率在过去的二十年中十分引人注目。新数据解释了本就存在于前太阳系星尘颗粒中的物质与后来附着在颗粒上的物质的区别，由此解决了该领域一个长期的疑惑。

比如，据刘说，新的数据为碳星如何在其核心制造铝元素提供了线索。然而，这些认识需要在更深入的研究中得到证实。

BY: Tereza Pultarova

FY:Theodore0332

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