在成千上万名Stardust@Home项目公众志愿者的帮助下,天文学家可能破天荒第一次找到了几粒星际尘埃。
在美国宇航局(NASA)星尘号(Stardust)探测器的气凝胶和铝箔收集器里,科学家们发现了7颗微小的星际尘埃。该探测器在太空飞行了七个年头,于2006年返回地球。
星尘号的主要任务是抓取彗星样本并把它们带回地球,但该探测器还拥有独立的星际尘埃收集器,与彗星样本采集器一同搭乘降落伞返回。在过去八年里,一群科学家和志愿者检查了由132块气凝胶组成的网球拍大小的尘埃收集器,以寻找极其罕见的、来自太阳系之外的微小尘埃。
这支团队由伯克利大学太空科学实验室(Space Sciences Laboratory)的研究人员领导,他们已经发现了7颗他们认为是星际尘埃的微粒。星际尘埃在数百万年前的超新星中诞生,此后因为暴露于太空而在无数年的时间里逐渐发生改变。
研究这些微小颗粒可以帮助科学家们更好地了解构成太阳系和星系的物质。
“地球上的每个人都是由尘埃和在星际介质中不断循环再生的气体构成。”美国海军研究实验室(Naval Research Laboratory)的纳米天文学家和物理学家朗达·斯特劳德(Rhonda Stroud)在接受福布斯采访时说,“研究这些尘埃可以让我们了解宇宙的循环再生过程。”
伯克利大学物理学家安德鲁·韦斯特法尔(Andrew Westphal)说,研究这些颗粒就是研究我们的起源。
“几年来,我们一直在研究 太阳诞生前的 微粒,也就是来自于其他恒星、在太阳星云逐渐形成太阳系的剧烈过程中幸免于难的微粒。这些微粒非常古老,比太阳系的历史还要久远,我们也许只能认出其中的很小一部分。”他说。
“(现在)我们认为,我们已经在了解这个时期星际尘埃颗粒个体的复杂性和多样性方面迈出了第一步。这是我们收集到的全新物质,是目前正在形成新太阳系的物质。”
此前,天文学家只能根据地面和太空望远镜的观察结果来推测这种宇宙尘埃的构成。
“科学家们根据望远镜对星际气体成分的观测结果推导出星际尘埃的构成,并寻找个别元素的变化或消耗情况,这可能意味着尘埃的形成。”斯特劳德解释说。
韦斯特法尔补充道:“关于星际尘埃,我们获得的大多数信息都来自于天文观测,尤其是红外线和X射线太空望远镜的观察结果。观测使我们得到了有关星际尘埃体积性质的一些信息,理论学家根据这些信息发展出了星际尘埃的模型。”
所以,当科学家们找到了这些微粒时,他们高兴地发现星际尘埃的化学成分和结构比先前认为的更加多样。
在星尘号气凝胶收集器里,星际尘埃留下的最大踪迹是这个35微米长的洞,它是由一个3皮克重的尘埃造成的,这粒尘埃可能速度太快,在撞击时汽化。其他两个可能是因为星际尘埃的微粒速度较慢,而在气凝胶上软着陆后完好无损。
“现在我们认为,我们第一次看到了星际尘埃颗粒个体的复杂性和多样性。”韦斯特法尔说,“我们看到的多样性表明,我们正在测量颗粒个体,而天文观测和模型则通过望远镜的视线来描述一般性颗粒成分。”
星际尘埃的两个方面尤其令人感兴趣。首先,它们是蓬松的大颗粒,这种颗粒含有镁铁硅酸盐矿物(俗称橄榄石)形成的结晶物质。
“大颗粒的结晶度出乎我们的意料,这可能表明这些颗粒先是在恒星附近凝结而成,然后进入到星际介质中。”韦斯特法尔解释说。
研究人员还在其中三个微粒中发现了硫磺化合物,有些天文学家曾认为星际尘埃不含这种成分。
“星际介质中硫磺的状况引发了天文学界的激烈讨论。由于技术原因,天文观测很难对此进行解释。(但)了解硫磺的状况是了解星系中物质循环和变化过程的一部分。”韦斯特法尔说。
虽然科学家们兴奋地声称这些微粒可能是星际尘埃颗粒,但他们不是百分之百确定。
“成分和轨迹模型告诉我们,这些微粒最有可能是星际尘埃。”斯特劳德说。
