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    科学家证实:组成地球的一些物质,是来自红巨星爆炸的星尘

    博科园:本文为天文学类

    来自苏黎世联邦理工学院的科学家证实:组成地球的一些物质是来自红巨星的星尘,还解释了为什么地球比离太阳更远的小行星或火星含有更多的这种星尘。苏黎世联邦理工学院地球化学和岩石学研究所教授、NCCR行星成员Maria Schönbächler解释道:大约45亿年前,一个星际分子云坍塌了,在它的中心,形成了太阳;围绕着它,出现了一个由气体和尘埃组成的原行星盘,地球和其他行星就是从这个圆盘中形成。

    科学家证实:组成地球的一些物质,是来自红巨星爆炸的星尘

    这种完全混合的星际物质包括奇异的尘埃颗粒:围绕其他太阳形成的星尘。这些尘埃颗粒只占整个尘埃质量的一小部分,并且在整个圆盘上分布不均匀。星尘就像盐和胡椒,随着行星的形成,每一颗行星最终都有了自己的混合体。多亏了极其精确的测量技术,天文学家现在能够探测到太阳系诞生时存在的星尘。研究检查特定的化学元素,并测量不同同位素的丰度,同位素原子核中共享相同数量的质子,但中子数量不同。

    陨石中钯的研究

    这些同位素的可变比例就像指纹一样,星尘具有真正极端、独特的指纹,因为它在原行星盘中分布不均匀,每一颗行星和每一颗小行星在形成时都有自己的指纹。在过去的10年里,研究地球和陨石的岩石样品的研究人员,已经能够证明越来越多元素的这些同位素异常,这些陨石原本是小行星核心的一部分,很久以前就被摧毁了,重点是钯元素。其他团队已经研究了元素周期表中的相邻元素,如钼和钌。

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    因此Schönbächler的团队可以预测钯结果会显示什么,但是实验室测量并没有证实这些预测,布里斯托尔大学博士后马蒂亚斯·埃克(Mattias Ek)在ETH进行博士研究期间进行了同位素测量,他说:这些陨石含有比预期小得多的钯异常。现在,研究人员提出了一个新模型来解释这些结果,正如在发表在《自然天文学》期刊上研究的那样:研究人员认为星尘主要由红巨星产生的物质组成,这些都是老化的恒星,它们膨胀是因为耗尽了核心中的燃料。

    科学家证实:组成地球的一些物质,是来自红巨星爆炸的星尘

    而我们的太阳,也将在40或50亿年后成为一颗红巨星。在这些恒星中,钼和钯等重元素是通过慢中子俘获过程产生。钯的挥发性比其他测得的元素稍高,因此在这些恒星周围凝聚成尘埃的元素较少,所以研究的陨石中来自星尘的钯较少。研究人员对另一个星尘之谜也有一个似是而非的解释:与火星或灶神星或太阳系中更远的其他小行星相比,来自地球上的红巨星物质丰度更高,这个外部区域见证了超新星爆炸物质的积累。

    科学家证实:组成地球的一些物质,是来自红巨星爆炸的星尘

    当行星形成时,靠近太阳的温度非常高,这导致了不稳定的尘埃颗粒,例如,那些结冰的外壳,蒸发了。星际物质含有更多这种在太阳附近被摧毁的尘埃,而来自红巨星的星尘较不容易被破坏,因此集中在那里。可以想象,起源于超新星爆炸的尘埃也更容易蒸发,因为它稍微小一些。这使得我们能够解释为什么与太阳系中的其他天体相比,地球上来自红巨星的星尘富集程度最高。

    科学家证实:组成地球的一些物质,是来自红巨星爆炸的星尘

    博科园|研究/来自:国家行星研究能力中心

    参考期刊《自然天文学》

    DOI: 10.1038/s41550-019-0948-z

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