昊梵体育网

太阳系的第一批岩石,并不是凭空凝结出来的。它们需要一粒种子。这粒种子,比太阳还古

太阳系的第一批岩石,并不是凭空凝结出来的。它们需要一粒种子。

这粒种子,比太阳还古老。

美国加州理工学院的一项新研究,分析了坠落在墨西哥的阿连德陨石碎片,发现太阳系诞生初期形成的第一批固体,很可能是以远古恒星的遗骸,也就是星尘,作为核心,包裹着它们生长起来的。就像雪花的形成需要一粒尘埃做晶核,行星、小行星和卫星的原始建材,或许也欠这些星际尘埃一笔“启动资金”。这项研究7月29日发表在《科学进展》(Science Advances)上。

故事要从一块陨石说起。1969年初,就在阿波罗宇航员即将从月球带回第一手岩石样本的几个月前,一颗后来被命名为阿连德的陨石划破地球大气层,在墨西哥上空解体,抛洒下超过两吨的碎片。陨石是太阳系诞生之初的化石,封存着45亿年前的原始信息。而阿连德陨石是迄今在地球上发现的最大的原始陨石,它成了科学家们回望太阳系童年的最佳窗口之一。

20世纪80年代,科学家在类似的原始陨石里发现了一些微小的纳米金刚石颗粒。它们的化学成分与本太阳系的任何物质都截然不同。唯一的解释是,它们是前太阳颗粒:在太阳诞生之前,就已经存在于宇宙中的更古老恒星的灰烬。

起初,人们以为早期太阳系是一锅均匀翻滚的热汤,万物都是从同一批原物料里诞生的。但这些异常颗粒的出现,第一次动摇了这个观念。然而,几十年来,所有前太阳颗粒都只出现在陨石中那些形成于低温环境的富碳基质里。在天文学家的认知中,太阳系“火炉区”形成的高温矿物里,从来找不到它们的身影。

直到加州理工学院的地球化学教授弗朗索瓦·蒂索和他的学生、论文第一作者雷恩·马尔克斯把目光投向了高温矿物的鼻祖:富钙铝包体,简称CAI。它们是太阳系极早期高温气体中,最先冷凝出来的固体,是名副其实的“第一块石头”。

马尔克斯花了数年时间开发出精度空前的分析技术。他此前已在阿连德陨石极微小的CAI碎片里捕捉到前太阳颗粒存在的线索,而这项新研究证实了这一发现。它们没被高温抹掉,而是一直就在那里。更关键的是,研究者推测,这些远古星尘很可能充当了整个CAI凝结成形的晶核。

这个道理并不难懂。许多物质从气体或液体中析出变成固体时,如果有一个现成的表面可以附着,这第一步就会容易得多。大气中的冰晶、溶液里的蛋白结晶、地下滚烫的岩浆,莫不如此。这在物理学上叫“非均匀成核”。

蒂索说:如果没有表面可以依附,成核是个极其困难的过程。在那锅均匀的早期太阳系热汤里,如果没有前太阳颗粒这些“杂质”打破平衡,矿物要等到系统冷却很久之后才能慢慢凝结。而远古星尘作为种子,恰好解决了这个宇宙化学里一直悬而未决的难题。

这么看来,我们脚下行星的起源故事,或许要从太阳之前写起。那些更古老的恒星在死亡时抛出的尘埃,并没有化为虚无,而是漂流到了我们正在成型的恒星系里。在焚风烈火之中,它们幸存下来,或许正是第一块固体得以凝结的核心。

~~~~~~

图为研究中所用陨石包体的伪彩色电子显微镜图像。高温氧化物(浅蓝色)边缘的矿物带,暗示了论文提出的多次晶体生长过程,图源:R. Marquez

信源:Dajose, Lori. "Ancient stardust grains were seeds for the earliest solids in the solar system." Phys.org, edited by Swati Mestri, 30 July 2026