最新研究顯示:太陽(yáng)系內(nèi)地球和其它巖石星體并非源自太陽(yáng)系起源初始物質(zhì)

2004年9月，創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器將裝載太空樣本的太空艙發(fā)射至地球表面，但事情進(jìn)展并不順利，太空艙的降落傘并未打開(kāi)，最終以306公里時(shí)速墜落在猶他州沙漠上。目前最新研究的實(shí)驗(yàn)樣本來(lái)自于該太空艙。

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)站報(bào)道，日前，兩項(xiàng)最新研究顯示，太陽(yáng)系內(nèi)地球和其它巖石星體并非源自太陽(yáng)系起源初始物質(zhì)。

科學(xué)家通過(guò)美國(guó)宇航局“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”探測(cè)器檢測(cè)從2004年從太空中收集的太陽(yáng)風(fēng)粒子，當(dāng)時(shí)收集太空風(fēng)粒子的太空艙降落在地球表面。這些幸存得以挽救的珍貴樣本顯示太陽(yáng)基礎(chǔ)元素不同于地球、月球和其它太陽(yáng)系內(nèi)移居星體的構(gòu)成成份。該項(xiàng)研究顯示，大約在46億年前，一些太空事件影響許多微小碎片最終合并入這些巖石星體，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)已形成。

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的凱文-麥克基甘(Kevin McKeegan)說(shuō)：“基于一致觀點(diǎn)，或者長(zhǎng)期歷史性觀點(diǎn)，這是一項(xiàng)令人震驚的研究結(jié)果。同時(shí)，它將證實(shí)地球并不是宇宙萬(wàn)物核心。”

搶救珍貴的太空樣本

“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”探測(cè)器于2001年發(fā)射，并在距離地球150萬(wàn)公里上空運(yùn)行。該探測(cè)器用兩年多的時(shí)間采集太陽(yáng)風(fēng)微粒，太陽(yáng)風(fēng)微粒是從太陽(yáng)表面噴射的數(shù)百萬(wàn)英里時(shí)速的帶電粒子流。

這項(xiàng)最新研究使科學(xué)家能深度觀測(cè)到太陽(yáng)的構(gòu)成成分，從而有助于更好地理解太陽(yáng)系的形成與進(jìn)化。為了達(dá)到探測(cè)目的，2004年9月，創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器將裝載太空樣本的太空艙發(fā)射至地球表面，但事情進(jìn)展并不順利，太空艙的降落傘并未打開(kāi)，最終以306公里時(shí)速墜落在猶他州沙漠上。

雖然一些太空樣本在墜落時(shí)被毀壞，但目前兩支獨(dú)立的研究小組通過(guò)這些太空樣本仍獲得了重大發(fā)現(xiàn)。他們重點(diǎn)研究太陽(yáng)風(fēng)微粒中的氧和氮，它們分別在地球地殼和大氣層中大量存在。經(jīng)過(guò)細(xì)致的樣本分析篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)樣本僅限于原始的太陽(yáng)風(fēng)微粒。

分析氧原子

麥克基甘和研究小組同事檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樣本中存在大量的太陽(yáng)風(fēng)氧同位素，同位素是原子核中擁有不同數(shù)量中子的元素。氧具有三種穩(wěn)定的同位素：氧-16(8個(gè)中子)、氧-17(9個(gè)中子)和氧-18(10個(gè)中子)。

研究人員發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)風(fēng)粒子中顯著擁有更多的氧-16(相對(duì)于其它兩種氧同位素)，同時(shí)也比地球擁有的氧-16更多。某些星體進(jìn)化過(guò)程使大量的這些氧同位素形成了地球以及太陽(yáng)系內(nèi)部的其它巖石星體，它們氧-17和氧-18的含量分別為7%。

雖然科學(xué)家并不確信這一進(jìn)化過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)和發(fā)生的，他們提出了假想和推測(cè)。主流觀點(diǎn)提出者麥克基甘稱，或許這一過(guò)程叫做“同位素自吸收(isotopic self-shielding)”。大約46億年前，這些星球并未與太陽(yáng)星云(密集的氣體和灰塵云)進(jìn)行合并，太陽(yáng)星云中的多數(shù)氧原子可能與氣態(tài)一氧化碳分子密切相關(guān)。

但是氧原子并不可能永遠(yuǎn)保持束縛狀態(tài)，剛誕生的太陽(yáng)(或者鄰近的恒星)釋放高能量紫外線轟擊太陽(yáng)星云，將分解一氧化碳。擺脫束縛的氧原子很快與其它原子結(jié)合在一起，形成分子并最終成為構(gòu)建太陽(yáng)系內(nèi)巖石星體的成份。

研究人員稱，取決于包含氧同位素的狀況，輕微能量差異的光子在分解一氧化碳時(shí)會(huì)存在差別。氧-16比其它兩種同位素更普遍存在，因此它們更普遍存在于整個(gè)太陽(yáng)星云。依據(jù)“同位素自吸收”理論，大量的光子需要分解太陽(yáng)星云邊緣已被吸收的一氧化碳中的氧-16，從而使太陽(yáng)星云內(nèi)部大量的氧-16原封未動(dòng)。

相比之下，更多的光子可能穿過(guò)太陽(yáng)星云內(nèi)部區(qū)域分解氧-17和氧-18，釋放這些同位素，使它們最終合并在巖石星體中。同時(shí)，依據(jù)“同位素自吸收”理論將解釋為什么太陽(yáng)和地球氧同位素含量會(huì)存在很大的差異。麥克基甘稱，近期發(fā)表的這項(xiàng)最新研究為同位素自吸收理論提供了很好的支持。

分析氮原子

在另一項(xiàng)研究中，法國(guó)南希大學(xué)伯納德-馬蒂（Bernard Marty）帶領(lǐng)研究小組分析創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器采集樣本中的氮同位素(氮擁有兩種穩(wěn)定的同位素：氮-14，擁有7個(gè)中子；氮-15，擁有8個(gè)中子）。

馬蒂和研究同事獲得了與麥克基甘研究小組顯著不同的發(fā)現(xiàn)：太陽(yáng)風(fēng)中40%是氮-15同位素，比地球大氣層中該同位素含量少。而此前研究暗示太陽(yáng)的氮成份可能與地球、火星和太陽(yáng)系內(nèi)其它巖石星體存在著顯著差異，目前這項(xiàng)最新研究核實(shí)了此前研究的正確性。

馬蒂說(shuō)：“通過(guò)此前的研究和當(dāng)前創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器采集樣本中的氮分析，可能無(wú)法理解這種變化的邏輯性。目前我們認(rèn)為太陽(yáng)星云原始成份中缺乏氮-15同位素，因此太陽(yáng)系內(nèi)星體所富含氮-15成分另有其它來(lái)源?！?/p>

至于地球等星體如何形成富含氮-15同位素，馬蒂認(rèn)為可能與“同位素自吸收”理論如出一轍，但目前仍不能完全確定。他說(shuō)：“這與當(dāng)前的最新研究結(jié)果相一致，目前我們不能排除氮-15同位素是從外太空以灰塵的形式進(jìn)入太陽(yáng)系的可能性?！?/p>

這項(xiàng)最新研究同時(shí)暗示更多的納米鉆石(構(gòu)成星團(tuán)主要成份的微小碳微粒)很可能形成于我們太陽(yáng)系，這是由于納米鉆石的氮同位素比率與太陽(yáng)十分接近。一些科學(xué)家注意到多數(shù)納米鉆石的外形頗似前磨牙，認(rèn)為它們可能是由于超新星爆炸，從其它恒星系統(tǒng)中噴射進(jìn)入太陽(yáng)系的。目前，這兩項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在6月23日出版的《科學(xué)》雜志上。

“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”探測(cè)器的遺產(chǎn)

研究人員稱，這兩項(xiàng)最新研究將幫助科學(xué)家更好地理解太陽(yáng)系早期階段。同時(shí)，麥克基甘指出，通過(guò)這項(xiàng)研究將恢復(fù)“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”探測(cè)器的聲譽(yù)，該探測(cè)器采集樣本的太空艙墜落在地球表面，這項(xiàng)太空任務(wù)并未失敗，事實(shí)證明它為我們提供了寶貴可靠的太空樣本。

（騰訊科技）