星尘？一直以来都是“星冰”

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原作：Andy Tomaswick

翻译：李思绮

编排：赵书晨

后台：李子琦

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

艺术家对恒星周围“雪线”的印象图。

图源：B. Saxton & A.

卡尔·萨根曾说：“我们都是星尘。”但他并没有说明这究竟是如何发生的。的确，我们身体里很多的分子只有在超新星爆炸中合成。科学家们自认为早已掌握了其中的机制——超新星中产生的同位素依附在微小的尘埃颗粒上穿越太空，最终积聚成为地球，渗入生态系统。

然而，哥本哈根大学的马丁·比扎罗及其合作成员发表的一篇新论文颠覆了这一理论。研究表明，超新星中产生的大部分物质在飞越太空时会被冰捕捉。同时，这篇论文也支持“卵石吸积”作为地球形成的模型，而非原行星撞击。

这篇论文的关键在于元素锆——一个不常出现在宇宙化学讨论中的元素。然而，它的一个同位素（锆-96）只能在超新星中产生。于是，比扎罗博士和他的团队决定在一些陨石中寻找这个特别的同位素。

为此，他们采集了各种陨石的样本，并将他们浸泡在弱醋酸中。这样任何与水有关的物质都被溶解了（包括粘土等），留下陨石主体的“石头“颗粒。随后，他们测量了溶解液和岩石残渣中的锆-96浓度。

他们发现，溶解液中的锆-96浓度比岩石中高出5000ppm。由此可以推断，冰是超新星残留物质的主要运输机制。一个超新星爆炸的时候不仅仅喷射出星尘：有些物质被原子化并且直接嵌入冰颗粒当中。

这一结论对于行星形成模型具有一定的影响。一颗行星在形成的时候离母星越近，它所包含的“超新星冰块”越有可能被蒸发掉。所以，如地球、金星、水星等离太阳较近的行星明显缺乏超新星产生的同位素；反之，如天王星、海王星等行星则会富含这些同位素。这与我们的观测所吻合：行星离太阳的距离和他们拥有的超新星同位素呈线性递减趋势。

再进一步分析：地球相对缺乏锆-96，尤其是与同研究中的其他小行星相比。这意味着。如果地球是由小行星碰撞形成的，那么地球的锆-96含量将高于现状。而如果地球是通过“卵石吸积”的方式在太阳周边形成的，那么这些含有锆-96的冰晶将在恒星高温下升华，形成如今缺乏锆-96的地球。

论文的另一项发现涉及富钙铝包裹体（CAIs）——太阳系最古老的物质之一。研究人员发现陨石中的CAI里锆-96的含量差异很大：有的很多，有的很少。他们也许形成于非常不同的环境中，比如太阳系原行星盘中的不同区域。较轻的气体颗粒会飘到吸积盘的上方或者下方，而较重的尘埃颗粒会往“薄饼“的中部靠拢。CAI在吸积盘的各处都会形成，但其中的锆-96含量因它形成的位置而异。

这两个理论都很有趣也都需要进一步的研究。如果被证明是正确的，那么这篇论文可能会成为前行星化学和行星形成理论领域的里程碑。无论如何，我们都可以欣赏我们这些星尘（或者星冰）所造的躯体。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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图源： NASA

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