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地球發掘隕石中藏最古老礦物 歷史比太陽系長

2020/1/14 — 13:58

宇宙星塵埋藏著恆星誕生秘密,最新刊於《美國科學院期刊 (PNAS) 》的報告指,在一顆上世紀 60 年代末墮落地球的隕星上,發現迄今歷史最悠久、估計於 50–70 億前形成的星塵物質。

星空跟生命一樣是一個循環不止的周期,星塵和氣體逐漸聚合和加熱成為恆星。恆星會燃燒上數百萬至億年,直至星體內燃料殕盡而滅,死亡時會釋出粒子和氣體至太空,而這些星塵和氣體會再次聚合成另一顆新的恆星和圍繞它轉動的行星、衛星與隕石等星體。

隕石如同時間錦囊般,儲存著恆星星塵,在太空中飄流。 1969 年澳洲維多利亞州市鎮 Murchison 有隕石墜落,隕石其後被轉送至芝加哥菲爾德博物館。芝加哥大學研究人員 Philip Heck 的團隊嘗試檢測隕石成份,發現一種只在 5% 隕石出現、比太陽更早形成的太陽前顆粒狀礦物 (presolar grain mineral) 。

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由於這類顆粒狀礦物最長只有約 8 微米,要從隕石中將之取出需經過繁複程序。有參與研究的地球物理學研究生 Jennika Greer 解釋,團隊需要先將隕石碎片壓成如同漿糊狀,之後研究人員會將酸混入,直至剩下顆粒狀礦物。不過在過程中「嗅起來猶如變壞花生醬」。

團隊從隕石中找出這種顆粒狀礦物,就可估計其源自哪一種恆星。理於要找出原本的恆星形成時間,研究人員則需測量顆粒狀礦物被宇宙射線被照射的時間。宇宙射線是存在於太空中的高能量粒子,會與物質互動產生元素。顆粒狀礦物被照射得越久,則可從隕石發現到更多新元素。

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研究人員發現顆粒狀礦物大概有 46–49 億年歷史,部份更長達 55 億年。相比之下,太陽只有 46 億年歷史,而地球歷史則為 45 億年。更有趣的是,研究人員發現隕石內存的顆粒狀礦物比想像中多,因此他們估計 70 億年前可能有大量新恆星誕生。此發現隨即引起爭議:究竟恆星形成率是否穩定,還是會所有變動? Heck 認為今次研究提供了直接證據,顯示恆星形成率並非不變,由此或可增加對宇宙恆星演化史的了解。

此外團隊亦發現,與以往想像不同,顆粒狀礦物是聚合飄浮,而非於太空零落流動。 Heck 研究隊伍期望今次研究可有助了解星系,以及星系星體的生命周期。

來源:
Phys.org, Meteorite contains the oldest material on Earth: 7-billion-year-old stardust, 13 January 2020

報告:
Heck, P.R., Greer, J., Kööp, L. & et al. (2020).Lifetimes of interstellar dust from cosmic ray exposure ages of presolar silicon carbide. PNAS first published January 13, 2020. DOI: 10.1073/pnas.1904573117

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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