“星尘”号样品改写太阳系历史

Rojer

有关“星尘”号带回的彗星尘埃的东西，刚翻译完就放到这里吧。原文在这里：
http://www.planetary.org/news/20 ... ite_History_of.html
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16 December, 2006

自“星尘号”样品返回舱在犹他沙漠完美降落，为我们带来无价的彗星颗粒和星际尘埃已经有11个月了。在此期间来自全球的数百位科学家怀着热切的心情研究了从“怀尔特2”彗星取回的样品，这些样品是2004年1月2日星尘号飞到离彗核150英里处收集到的。在《科学》杂志特别关注该项目的特刊中，星尘的调查人员将他们初步结果展现给科学界。缓慢但确实的，他们展示出彗星正在放弃它的秘密，提供出有关我们的太阳系起源及历史令人吃惊的线索。星尘的首席调查人员，华盛顿大学的 Donald Brownlee 表示：“我们已经得到了一小撮彗星尘埃并且正学到令人难以置信的东西。”

随着 Donald Brownlee 在他的实验室里处理第二个微粒——一个钙铝内含物（某些陨石中所发现的稀有物质）时，令人惊奇的事情就开始出现了。这个颗粒令人震惊之处在于它只能在早期太阳系最炽热的地方形成，靠近它的中心。正因为如此，这个小微粒要求人们重新考虑太阳系形成的理论。

根据通常的科学常识，彗星都形成于“太阳星云”——那个46亿年前诞生了太阳系的气体和尘埃盘，的边缘地带。在那一寒冷遥远的区域，尘埃颗粒未受到来自太阳的热和辐射的影响，保留了大量未曾变化的物质直到今天。这就是为什么科学家把彗星看作是时间的胶囊、来自早期太阳系的纪念品，能为我们的起源提供无价的线索。

星尘号带回地球的钙铝内含物明显是在挑战这一优雅的画面。因为如果彗星是由未受太阳热和辐射影响的物质形成的，那么这个在极高温环境中形成的颗粒是怎么混入其中的？不知何故，这个颗粒从水星轨道之内的太阳系核心区一路跑到了彗星所徘徊的外围寒冷之地。Brownlee 说：“说真的，我们根本没期望在‘怀尔特2’的样品中找到任何来自太阳系内部的东西。然而，在我们研究第二个颗粒时它就出来了。”

星尘的其他样品巩固了形成于太阳系内部的颗粒是构成彗星的一部分这一事实。镁橄榄石和辉石是在高温环境中形成的硅酸盐物质，在“怀尔特2”样品中发现不少。由华盛顿大学卡内基学会实施的对星尘样品同位素成分的研究同样指向这一方向。同位素是同一元素的不同种类，它们有着相同的化学特性但是原子重量不同。不同同位素的比例不同与元素在何时何地形成的有关，因此这是元素形成环境的重要线索。调查人员发现在星尘样品中氧同位素的比例与形成与太阳系中心的陨石类似。总的来说，Brownle 和他的同事估计构成彗星的物质有差不多10%来自太阳系中心，其它90%来自太阳星云的外围地带。

这需要重新考虑早期太阳系历史了，Brownlee 解释道：“许多人都认为彗星完全是独立的由太阳系剩余物质形成的。现在看来这不是这样。”实际上，Brownlee 及其同事在《科学》的文章中写道，“看上去应该是在太阳星云中心区域形成的高温矿物的出现……证明包含混合物的太阳系形成有最高的可能。”换句话说，“星尘”号收集到的微小颗粒证明形成自太阳星云内部的物质被一路吹到了星盘的边缘地带并与在那一区域形成的物质混合在了一起。这一切为什么及怎样发生的，对其后的太阳系演化又意味着什么，将成为科学家未来几年里寻求解答的疑问。

“星尘”其他成果同样在科学界的不同方面引发着骚动。分析样品中氧同位素比例的同一小组对氢和氮的分析却有迥然不同的结果。这些元素同在太阳系其它地方发现的相比有着过剩的重同位素，卡内基学会的 Larry Nittler 解释道：“这强烈暗示有些彗星尘埃在太阳出现之前就已经形成了。”也就是说虽然有些来自太阳系内部的颗粒进入到了形成中的“怀尔特2”彗星中，但另外一些颗粒来自于远比太阳系久远的星际空



“怀尔特2”的高清晰度图像
这张快速曝光图片是在“星尘”号抵达“怀尔特2”彗星最近处（距离小于240千米）前拍摄的，曝光只用了4秒。感谢：NASA/JPL


除了告诉我们太阳系整体形成的本质外，彗星同样被认为在我们的行星历史中扮演重要角色。地球在早期阶段曾遭受过彗星的猛烈轰击，许多科学家相信这为我们的行星提供了水和生命的必需成分。NASA 几个不同中心的科学家通过对“星尘”样品的研究发现了两种富氮有机分子——甲胺和乙胺，为这一假设提供了支持。NASA 戈达德飞行中心的 Jason Dworkin 说：“我们在‘怀尔特2’中发现的这两种分子为化合态氮提供了一种来源，化合态氮在地球初期可能是种稀少的物品。”“这些结果表明彗星有可能曾为早期地球提供了富氮有机化合物，这些有机物将为生命起源所利用。”NASA Ames 研究中心的 Scott Sanford 补充道。

在“星尘”号彗星样品回到地球后不到一年的时间里，便对科学家们关于彗星本质、太阳系历史和地球生命起源的最基本的假设提出了挑战或肯定。而这仅仅是开始，由“星尘”号带回地球的一匙彗星微粒在未来十年里将被继续研究。说不准它们还会展示出什么奇迹。