新研究分析古代隕石中的淡藍晶體,更證實早期太陽活躍假說

作者 | 發布日期 2018 年 08 月 01 日 12:57 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

太陽的起始還是個謎,儘管我們知道剛誕生的太陽可能相當活躍,更常噴發強烈帶電粒子流,但太陽系中幾乎找不到能證明太陽早期活動的物質。幸運地,科學家現在從一塊古代隕石中,發現被困住的微小淡藍色晶體,裡頭的化學物質揭示太陽曾經有多麼熱情豪放。



46 億年前太陽誕生,經過 5,000 萬年從一個不受控的小孩邁入成熟狀態,並形成包括地球在內的行星家族,有多不受控?如果你有小孩,想想他 3 歲時的所作所為就知道。而這段期間內太陽究竟發生哪些事,科學家很難定論,只知道一顆恆星一旦穩定下來,可以擁有長達數百億年的壽命——太陽正處於這個階段。

透過觀測其他恆星的演化史,我們知道年輕恆星精力充沛,因此合理懷疑太陽剛出生時也是如此,但想證明這種假說相當棘手,儘管古老隕石是最佳線索提供者,它們就像時空膠囊,科學家可能從中發現生命成分、一顆巨大久遠的行星、或是來自星際的化學組成,但也難保證這些物質不會在這數十億年間受到損害。

為了尋找太陽也曾精力充沛的證據,芝加哥大學團隊分析了 1969 年於澳大利亞維多利亞州發現、現保存在美國芝加哥費氏博物館(Field Museum)的默奇森隕石(Murchison meteorite)晶體樣本,這顆隕石因含豐富有機分子而在科學界享譽盛名。

研究人員利用最先進的質譜儀分析,以雷射轟擊這塊小到只有幾根頭髮寬的黑鋁鈦鈣石(hibonite)晶體,釋放出被困在晶體內數十億年的大量氖和氦原子,這就是最確鑿的證據。氖和氦都屬於稀有氣體元素且非常不活潑,幾乎不與其他物質發生反應形成化學鍵,也就是說它們在形成時不應該與黑鋁鈦鈣石晶體結合。那麼這些惰性氣體元素是如何出現在晶體裡面的?

原來,黑鋁鈦鈣石晶體由包括鈣和鋁的幾種元素組成,當太陽噴發的高能粒子擊中晶體內某些原子後會分裂成更小的氦和氖原子。研究主要作者、芝加哥大學化學家 Levke Kööp 領導的團隊得出結論,由於惰性氣體在形成時不與晶體結合,因此出現在晶體中的氦和氖原子必須是高能粒子撞擊後分裂的產物,大力支持了太陽早期活躍的假說。

之前有研究提出新生太陽比現在更加活躍的證據,是從古代隕石中發現放射性鈹-10 的痕跡,不過新團隊認為,鈹-10 可能不是來自新生太陽,而是從生出太陽的分子雲中繼承得來。相比之下,氖和氦是稀有氣體,幾乎不與其他化學物質發生反應,如果出現在晶體內部,只可能是後來生成,而不是一開始就被困住。

研究已發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)期刊。

(首圖來源:芝加哥費氏博物館