每年有 5000 吨远古“外星尘埃”降落到地球上

每年有 5000 吨远古“外星尘埃”降落到地球上

流星是整洁狂的噩梦。虽然流星的景象令人叹为观止,但每年都有大量流星的灰烬——微小的尘埃颗粒,即微陨石——散落在地球上。但直到最近,研究人员还无法准确量化流星的混乱程度。

现在,一组宇宙化学家在南极洲中部挖掘出数千颗微陨石后终于找到了答案。

那么,所有这些太空尘埃究竟从何而来?我们的太阳系是所谓的黄道云的所在地,黄道云是弥漫在内行星之间的一层宇宙尘埃。当地球穿过这层尘埃帷幕时,它会捕获(字面意思)数以吨计的微小颗粒,这些颗粒被重力拉到地球表面。其中一些颗粒在穿过大气层时会着火,从而形成那些幸运的许愿者。

但地球上的所有活动也会产生大量尘埃,因此测量太空尘埃非常困难。这就是研究人员前往南极洲的原因。

“南极洲中部是一片沙漠。所以它是完全与世隔绝的,” 法国索邦大学。这意味着几乎没有普通或“陆地”尘埃会引起混淆。他说,这片冰冻的荒地平坦而洁白,没有颜色,也没有气味。这是一个奇怪的地方,但非常适合寻找古老的外星尘埃,这可能会揭示有关太阳系早期形成的线索。

左图:CONCORDIA 站(南极洲 C 穹顶)的位置。右图:采集微陨石的海沟景观。来源:Science Direct。J.Rojasa 、J.Duprat 等人。

杜普拉特和另一位来自巴黎萨克雷大学的宇宙化学家塞西尔·恩格兰德 (Cecile Engrand) 大约 20 年前首次前往南极洲寻找这种宇宙碎屑。他们最近共同发表了一项新研究,估计每年有超过 5,000 公吨的微陨石落入地球。

这相当于约 25 到 30 头蓝鲸,蓝鲸是有史以来最大的动物。这个数量并不令人惊讶,但到目前为止,科学家们一直难以获得精确的测量结果。

[相关:烘烤后的陨石尘埃可模拟外星大气层]

在世界上的大多数地方,灰尘、雨水和其他因素使得寻找微陨石变得困难,而且几乎不可能确定在特定时间内有多少陨石坠落。幸运的是,南极内陆的原始荒芜、冰封地带是寻找微陨石的最佳地点。

温度永远不会超过冰点,因此微陨石会被困在一层层不断降下的雪中。当研究人员在地表下挖掘时,他们就像在回顾过去一样——就像检查树的年轮一样。通过挖出一层层冰冻的微陨石,他们可以算出在给定时间内有多少陨石坠落。

“这是一项非常出色的系统性科学成果,也是一个重要的结果。它确实帮助我们更好地了解了撞击我们的东西,”卡内基科学研究所研究陨石和太空尘埃的宇宙化学家拉里·尼特勒 (Larry Nittler) 表示,他没有参与这项研究。

在探险过程中,研究人员在南极洲法国和意大利 CONCORDIA 站附近挖掘了几米深的冰雪。他们将雪放入大塑料桶中,然后运回基地,融化雪并过滤掉宇宙尘埃,确保去除任何偶然出现的污染物。最后,他们将过滤后的太空垃圾桶带回实验室进行分析。

他们发现了 2000 多颗不同种类的微陨石。他们发现的陨石大致分为两类:未熔化的陨石,形状古怪,看上去有点模糊;以及“宇宙小球”,它们在高速穿越地球大气层时会变得非常热,以至于会熔化。

CONCORDIA 收藏中的宇宙球和未熔化的微陨石。从左到右:玻璃质宇宙球、石质宇宙球、部分熔化的(火山渣状)微陨石、未熔化的细粒微陨石。来源:Science Direct。J.Rojasa 、J.Duprat 等。

尼特勒说:“那些速度更快的粒子会完全融化。”恩格兰德说,研究人员仍然无法完全预测为什么有些粒子会融化,而其他粒子在穿过大气层时几乎不会加热,尽管粒子越大,速度就越快。

杜普拉特和同事在 1920 年至 1980 年间挖掘出的南极微陨石被困在雪中。研究人员估计,每年约有 8.6 微克(即百万分之一克)的微陨石落在一平方米的雪中。然后,由于太空尘埃在地球上的分布相当均匀,他们将这个数字乘以整个地球的表面积,以计算出每年有多少吨微陨石撞击我们。

作者认为,大多数微陨石来自柯伊伯带的冰彗星,而不是岩石小行星——这似乎支持了黄道云不断由彗星经过而补充的观点。除非尼特勒说,朱诺号太空探测器的新奇数据证明黄道尘可能来自火星方向,否则他说这“毫无道理”。

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