星尘号首次收集到7粒星际尘埃 呈蓬松雪花状【2P】

lshen321

自2006年美国宇航局星尘号宇宙飞船将气凝胶和铝箔尘埃收集器返回地球后，一组科学家就开始整理这些收集器，试图寻找罕见的星际尘埃微观粒子。现在这组科学家报告称他们发现了7个或可能来自太阳系以外的尘埃微粒，后者很产生于几百万年前发生的一次超新星爆炸，因暴露在太空的极端环境里而被改变了。它们将成为第一个被证实的当代星际尘埃样本。

它们将成为第一个被证实的当代星际尘埃样本

“它们是非常宝贵的颗粒，” 研究首席作者、美国加州伯克利分校太空科学实验室的物理学家安德鲁·韦斯特法尔(Andrew Westphal)博士这样说道。他与其它65名主要合作作者进行的这项有关尘埃颗粒的报告被发表在8月15日的期刊《科学》上。12篇有关这些颗粒的其它文章将陆续发表在期刊《陨石和行星科学》（MAPS）上。

韦斯特法尔警告称研究小组还需要进行额外的测试才能确定这些颗粒是来自星际空间的残骸碎片。但是如果事实的确如此，那么这些颗粒或可以帮助解释尘埃颗粒的起源和进化，在此之前科学家们只能通过天文观察来猜测它们的身世之谜。

尤其值得一提的是，从化学组成成分和结构角度来说，这些颗粒比预想的要更久分散；小的颗粒与大的颗粒迥然不同，它们或可能有着不同的历史；此外，很多大的颗粒都具有蓬松的结构，就像雪花一样。

“两个最大的蓬松颗粒具有晶体材料——一种名为橄榄石的硅酸铝镁矿物质——这一事实或可能暗示着这些颗粒来自环绕其它恒星的盘状物，且被星际介质改变了，” 韦斯特法尔补充说道。“我们似乎首次获得了一瞥星际尘埃颗粒令人惊讶的多样性的机会，这是纯粹通过天文观察探索所无法获得的。”

大海捞针

两个直径约为2微米（毫米的千分之一）的颗粒的踪迹被志愿者发现后从蓬松的气凝胶探测器里隔离出来，志愿者自诩他们是“喷粉器”（Dusters）因为他们通过Stardust@home，一个美国加州大学伯克利分校的市民-科学项目扫描了100多万张图片，这一项目被证明对于寻找这些颗粒至关重要。第三处踪迹是由来自正确方向——也就是恒星风方向的粒子产生，但很明显这些粒子行驶的速度太快——每秒大约15千米——以至于它蒸发了。志愿者发现的其它29处踪迹被确定为由宇宙飞船踢出至收集器里。

喷粉器发现的额外100处踪迹还在等待分析，其中目前只扫描了132 个气凝胶面板里的77个。韦斯特法尔预计未来新发现的星际尘埃颗粒总数应该不会超过12个——这相当于星尘号宇宙飞船车载的其它收集器收集的彗星物质量的百万分之一。

研究小组发现的7颗尘埃粒子中有4颗发现于收集盘瓦片上的铝箔间。尽管这些铝箔最初并不是用作收集表面，但由美国海军研究实验室物理学家和纳米天文学家荣达·斯图尔特(Rhonda Stroud)带领国际科学家小组搜寻了铝箔表面以寻找或可能收集到的最小颗粒，这些颗粒可能因为太小而无法在气凝胶上成像。研究小组鉴别了4个与部分熔化的物质相一致的凹点，这些物质所包含的元素符合星际尘埃颗粒的特性。

“它们四处飞溅，但颗粒的主体位于凹坑的底部，” 斯图尔特说道。“它们的多样性出人意料、但这些类似凉拌沙拉的蓬松粒子非常复杂，它们是其它粒子的凝聚物，而非星际粒子的最简单模型所暗示的密集单一粒子。”

7颗粒子中的3颗只有零点几微米宽，它也包含硫化合物，而后者被有些天文学家辩称不会出现在星际尘埃颗粒里。斯图尔特和初步检测小组的其它成员计划继续分析铝箔剩余的95%，希望能够发现足够多的粒子以理解星际尘埃的起源和多样性。

另外两个内嵌气凝胶的粒子——被喷粉器发现者兼文章合作者取绰号为俄里翁（Orion）和希拉布鲁克（Hylabrook）——将进行进一步测试以确定它们的氧同位素比率，后者将提供外太阳系起源的更强烈的证据。超新星、红巨星和其它进化的恒星会产生星际尘埃和较重的元素，例如生命所必须的碳、氮和氧等。

星际暴风雪

星尘号宇宙飞船发射于1999年，飞经彗星Wild-2的彗发并利用两面收集器前端的气凝胶瓦片和铝箔捕捉彗星尘埃。位于后端的收集器适用于收集来自“流经星系的星际尘埃暴风雪”，美国加州伯克利分校的物理学家安娜·巴特沃斯（Anna Butterworth）这样说道。“这些尘埃相对较新，由于星际尘埃的寿命大约只有5000万到1亿年，因此我们从当地星系里抽样。”

单独的彗星和星际尘埃收集器是由星尘号宇宙飞船2006年飞经地球时由降落伞投掷的，每一个收集器都是网球拍大小的132个气凝胶瓦片镶嵌而成。之后由韦斯特法尔带领的科学家协作开始分析星际收集器。美国休斯敦NASA约翰逊太空中心的科学家们扫描了不同深度的透明气凝胶并将这些扫描制作成动画。“我们希望发现宽度小于1微米的颗粒能够留下几微米宽的踪迹，而这大约是人类一根头发宽度的五十分之一。我们或许无法从光学显微镜下看到这些颗粒，因此喷粉器寻找的是这些颗粒留下的撞击痕迹。”

一旦好几名喷粉器标记了一个可能的踪迹，韦斯特法尔的研究小组便对它们进行审查。在扫描的上万帧里，每一帧大约0.5平方毫米，喷粉器发现了69处踪迹，而韦斯特法尔发现了2处。其中有31处踪迹和周围的气凝胶一起被约翰逊太空中心的科学家提取并运至美国加州伯克利分校，然后由一个扫描传输X射线显微镜（STXM）扫描，后者依附在劳伦斯伯克利国家实验室先进光源”(Advanced Light Source) 的一个同步加速器上。STXM利用柔软的X射线以探测化学组成部分，然后排除了29个颗粒，因为它们包含了铝金属，因为后者并不出现在太空里，或者其它物质可能离开了宇宙飞船并嵌入气凝胶里。

一旦8月15日第七阶段开始，Stardust@home将继续分析剩余的探测器气凝胶瓦片。项目也将很快加入铝箔分析。“作为第一批市民-科学项目之一，Stardust@home已经是一项不可思议的成功，” 巴特沃斯说道，他是有关这个项目的12篇MAPS文章之一的首席作者。“如果我们有一个人每周40个小时搜寻这些气凝胶，那么搜寻同一片区域一次需要花费三年时间，而喷粉器可能已经搜寻同一区域很多次了。” 星尘号分析主要是由美国宇航局资助进行的，其它额外的资源是由美国能源部提供的。