太陽的起源是個謎，它在46億年前突然形成，大約在地球形成前5000萬年。由於太陽比地球古老，所以很難找到太陽早期周圍的物理物體——這些物質含有早期太陽的化學記錄。但在自然天文學的一項新研究中，被困在隕石中的古代藍色晶體揭示了早期太陽是什麼樣，很明顯，一開始就很吵鬧。太陽在其早期生命中非常活躍——它有更多的爆發，並釋放出更強烈的帶電粒子流。太陽系中幾乎沒有什麼東西能真正證實早期太陽的活動，但菲爾德博物館收藏隕石中的礦物質已經足夠古老了，可能是太陽系中最早形成的礦物質。礦物是一種叫做hibonite的冰藍晶體，它們的成分帶有化學反應的特徵，只有在早期太陽噴出大量的高能粒子時才會發生化學反應。這些晶體形成於45億年前，並保存了我們太陽系中發生第一批事件的記錄。

早期太陽盤的插圖，圖中鑲嵌著一顆藍色晶體，這是太陽系中最早形成的礦物質之一，圖片：Field Museum, University of Chicago, NASA, ESA, and E. Feild (STScl).

博科園-科學科普：儘管它們非常小（許多直徑不到100微米）它們仍然能夠保留這些高度揮發的氣體，這些氣體是很久以前年輕太陽照射產生的。在行星形成之前的早期，太陽系是由太陽構成的，太陽周圍有大量的氣體和塵埃組成的圓盤。靠近太陽的地方很熱。非常熱——超過1500攝氏度，或者2700華氏度。相比之下，金星，太陽系中最熱的行星，表面溫度高到足以融化鉛，是一個微不足道的872 F。隨著磁碟冷卻下來，最早的礦物開始形成藍色的海泡石晶體。來自古代隕石的較大的礦物顆粒只有人類頭髮直徑的幾倍。當在顯微鏡下觀察時，晶粒就像小的淺藍色結晶，它們很漂亮，這些晶體含有鈣和鋁等元素。當這些晶體剛剛形成時，年輕的太陽繼續耀斑，將質子和其他亞原子粒子射向太空。其中一些粒子擊中了藍色的海雲母晶體。

當質子撞擊晶體中的鈣和鋁原子時，原子分裂成更小的原子——氖原子和氦原子。數十億年來，氖和氦一直被困在晶體中。這些水晶被納入太空岩石中，最終落到地球上，成為像赫克、庫普和戴維斯這樣的科學家研究的隕石。研究人員已經研究了隕石，以尋找早期活躍太陽的證據，但沒有發現任何東西。如果過去的人們沒有看到它，那並不意味著它不在那裡，這可能意味著他們只是沒有足夠靈敏的儀器來找到它。這一次，研究小組在瑞士用一種獨特的最先進的質譜儀對這些晶體進行了檢測——這是一種可以測定物體化學成分的加蓋大小的機器。與質譜儀相連的是一個激光，它融化了一塊隕石上的一顆微小的黑雲母晶體，釋放出被困在裡面的氦和氖，以便被探測到。得到了一個驚人的信號，清楚地顯示出氦和氖的存在，這真是太神奇了。氦和氖的碎片提供了太陽長期以來被懷疑的早期活動的第一個具體證據。

來自默奇森隕石的一種微小晶體。圖片：(c) Andy Davis, University of Chicago

如果只知道一個人是一個冷靜的成年人，你就有理由相信他們曾經是一個活躍的孩子，但沒有證據。但如果你能走進他們的閣樓，找到他們的舊玩具和書頁被撕掉的書，那就證明這個人曾經是一個精力充沛的幼兒。與其他有關早期太陽比今天更活躍的暗示不同，沒有其他更好的解釋來解釋晶體的構造。看到一個結果能被清楚地解釋出來總是件好事，解釋越簡單，就越有信心。除了在隕石中找到圓盤材料被直接輻照的明確證據之外，新結果表明，太陽系最古老的物質經歷了一段年輕物質避免的輻照階段。這意味著在hibonites形成後，新生的太陽系發生了重大變化——也許太陽活動減少了，或者可能是後期形成的物質無法到達輻射可能的圓盤區域。這告訴我們最早的太陽系的狀況，並最終證實了長期以來的懷疑，如果能更好地理解過去，就能更好地理解自然界的物理和化學。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《Nature Astronomy》｜研究/來自：菲爾德博物館，DOI: 10.1038/s41550-018-0527-8

博科園-傳遞宇宙科學之美

推薦閱讀：

相关文章