科学:太阳系外首批尘埃光临地球 7粒微米气凝胶面砖铝箔氧

长江

作者：Andrew Westphal

来源：《科学》

发布时间：2014-8-18 15:14:09

太阳系外首批尘埃光临地球
公众与科学家携手鉴别太空微粒



名为Orion的首个星际尘埃候选者。

图片来源：Anna Butterworth

美国宇航局探测器捕获的7颗微粒或为首个被带回地球的已知的星际尘埃样本。

在过去8年中，一个研究小组在来自世界各地的普通科学爱好者的帮助下，扫描并分析了由“星尘”号航天器带回地球的微粒样本。

星际尘埃持续不断地流入太阳系，但它们非常稀疏，因此捕捉这些微粒异常困难。直到现在，科学家知道的有关这类尘埃的所有信息均来自对从星际介质散射和吸收的光的光谱分析。但这些观察结果无法揭示单个微粒的太多特性。

由65位科学家组成的研究小组分析了“星尘”号航天器收集器（由一种名为气凝胶的超轻材料制成的面砖组成）带回的尘埃微粒。他们近日将相关成果发表在《科学》杂志上，并在《流星和行星科学》期刊上发表了其他12篇论文。

《科学》论文的首席作者、美国加利福尼亚大学伯克利分校物理学家Andrew Westphal提到，他的研究团队曾面临一个先有鸡还是先有蛋的问题。“因为我们从未见过星际尘埃，因此很难将它们与太阳系内尘埃微粒识别和区分开来。”他说，“我们知道的只是这些微粒穿过太阳风层的预期轨道。”

换句话说，研究人员正在寻找来自天空特定方向的尘埃颗粒。Westphal表示，现状有点像冒着暴风雪在高速公路上开车行进：与旁边的车窗相比，雪花更多地撞击前挡风玻璃。同样地，太阳系在银河系中沿着一定轨道运行，人们能看到来自天空特定方向的尘埃。

在这7颗候选尘埃微粒中，有3颗相对较大——周长约有2微米，它们被发现于“星尘”号收集器的气凝胶面砖上。另外4颗相对更小，仅有十分之几微米，它们位于气凝胶面砖之间的铝箔上。不过，迄今为止，收集器的气凝胶面砖仅有一半被扫描，但Westphal并不指望整个收集工作能找到超过12颗微粒。

该研究小组曾于2010年在一次会议上公布了其中两个星际尘埃候选者，但并没有将相关分析结果公之于众，直到现在才揭开它们的神秘面纱。“星尘”号项目负责人、华盛顿大学天文学家Don Brownlee表示，他和同事对这些结论感到非常满意。“我们不知道采集工作将是如何的成功，无论是在气凝胶面砖还是在铝箔上，之前没有人曾捕获过高速星际物质。”

相关分析结果显示，7颗尘埃微粒在结构和成分方面各自不同。“这非常令人兴奋。” Westphal说，“因为这告诉我们收集到的材料比之前预期的更丰富和变化多样。”

托莱多大学天文学家Adolf Witt认为，这可能会带来突破性进展：“这些确实是有趣的结果，星际尘埃领域已经等待了很长时间。”

芝加哥大学天文学家Priscilla Frisch也对此表示赞同。“考虑到这些结论，尘埃—颗粒模型将需要被改进。”她说，“星际尘埃颗粒是一个研究微观表面物理学的宇宙实验室，‘星尘’号的结论为评估微粒提供了更多的现实依据。”

而对该项目至关重要的是30714名志愿者的参与。通过在线“公众—科学”项目——Stardust@home，志愿者对1亿多张图像进行了搜索，以寻找“身陷”气凝胶面砖上的微小星际尘埃。

来自英国的Naomi Wordsworth最初在媒体上获知了该项目的广告，并“认为参与到真正的科学项目中听上去不可思议”。

2010年，在充当了4年的“扫尘者”之后，她收到Westphal的邮件，告诉她找到了其中一颗候选微粒。“感觉就像中了彩票。”Wordsworth说。作为对其发现的奖励，她能为这颗微粒选一个名字。

为了确定这些初步结果，研究人员下一步将利用质谱分析测量微粒中氧同位素的丰度。Westphal表示，研究团队拥有必要的设备，但微粒仍被嵌在气凝胶内很难处理。“收集到的样本很少，我们希望确保微粒绝对不会丢失。计划在未来的近3年内改进我们的技术。”（张章）

http://www.sciencemag.org/content/345/6198/786.abstract?rss=1