每年有 5,000 吨古老的“地外尘埃”降落在地球上

地球基本上是一个巨大的宇宙垃圾箱。
A man walks beneath a shooting star.
每年有超过 5,000 吨古老的太空尘埃落到地球上。Rakicevic Nenad/Pexels

流星是爱干净者的噩梦。虽然它们令人惊叹,但每年都有大量的“垂死余烬”——微小的尘埃颗粒,称为微陨石——覆盖我们的星球。但直到最近,研究人员还无法确切量化这种混乱的程度。

现在,一个宇宙化学家团队终于找到了答案,他们从南极洲中部挖出了数千颗微陨石。

这些太空尘埃到底来自哪里?我们的太阳系拥有所谓的黄道尘埃云——一层弥漫在内行星之间的宇宙尘埃。当地球穿过这层尘埃帷幕时,它会(字面上)捕捉到数吨的微小颗粒,这些颗粒被引力拉到地球表面。其中一些在穿过大气层时会燃烧,形成那些幸运的许愿者。

但地球上所有的活动也会产生大量的尘埃,这使得测量*仅*太空尘埃变得非常困难。这就是为什么研究人员前往南极洲的原因。

法国索邦大学的宇宙化学家 Jean Duprat 说:“南极洲中部是一个沙漠。所以它是完全孤立的。”这意味着正常的或“陆地”尘埃非常少,不会造成混淆。他说,这片冰封的荒原平坦而洁白,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星外尘埃,这些尘埃可以揭示早期太阳系形成的线索。

Left: A map showing where in Antarctica micrometeorites were harvested. Right: A trench in the snow
左:CONCORDIA 站(南极洲 C 穹顶)的位置。右:挖掘微陨石的沟渠景象。来源:Science Direct。 J.Rojasa, J.Duprat 等人。

杜普拉和巴黎萨克雷大学的另一位宇宙化学家 Cecile Engrand 近二十年前首次前往南极洲寻找这些宇宙碎屑。最近,他们共同发表了一项新研究,估计每年有超过 5,000 公吨的微陨石落到地球上。

这相当于大约 25 到 30 头蓝鲸,地球上曾经存在过的最大动物。这个数量并不令人意外,但直到现在,科学家们在精确测量方面一直很困难。

[相关:烘烤过的陨石尘埃可以模拟外星大气层]

在世界大部分地区,泥土、雨水和其他因素使得寻找微陨石变得困难,而要确定在特定时间内落下了多少微陨石则几乎不可能。幸运的是,南极洲内陆那片原始荒凉、冰雪覆盖的区域是寻找的完美地点。

温度从未超过冰点,因此微陨石会被困在层层堆积的降雪中。当研究人员挖掘到地表以下时,他们就是在回顾过去——就像检查树木的年轮一样。通过舀出连续的冷冻微陨石层,他们可以确定在特定时间内有多少微陨石落下。

卡内基科学研究所研究陨石和太空尘埃的宇宙化学家 Larry Nittler 说:“这是一项非常出色的系统性科学研究,也是一项重要的成果。它确实帮助我们更好地理解我们正受到什么影响。”Nittler 未参与此项研究。

在考察期间,研究人员在法国和意大利的 CONCORDIA 站附近的南极洲挖掘了数米深的雪和冰。他们将雪装入大塑料桶中,然后运回基地,接着融化雪水并过滤掉宇宙尘埃,同时确保清除任何偶尔出现的污染物。最后,他们将过滤后的太空尘埃带回实验室进行分析。

他们发现了 2,000 多颗不同种类的微陨石。他们发现的两大类是未熔化的陨石,形状不规则,看起来有点毛茸茸的,以及“宇宙球粒”,它们在高速穿过地球大气层时被加热到熔化。

Microscopic images of four different kinds of space dust.
来自 CONCORDIA 采集的宇宙球粒和未熔化微陨石。从左到右:玻璃状宇宙球粒,石质宇宙球粒,部分熔化(渣状)微陨石,未熔化细粒微陨石。来源:Science Direct。 J.Rojasa, J.Duprat 等人。

Nittler 说:“速度越快的那些完全熔化了。”Engrand 说,研究人员仍然无法完全预测为什么有些颗粒会熔化而有些颗粒几乎没有被大气层加热,尽管较大的颗粒通常速度更快。

杜普拉及其同事挖掘的南极微陨石被困在 1920 年至 1980 年之间的雪中。研究人员估计,每年每平方米的雪中大约落下 8.6 微克(即百万分之一克)。然后,由于太空尘埃在地球表面分布相当均匀,他们将这个数字乘以地球的总表面积,以计算出每年有多少吨微陨石落到我们身上。

作者认为,大多数微陨石来自柯伊伯带的冰质彗星,而不是岩石小行星——这似乎支持了黄道尘埃云不断被路过的彗星补充的观点。Nittler 说,除非“Juno 号探测器带来的奇怪新数据”被证实,表明黄道尘埃可能来自火星方向,而他认为这“说不通”。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
Leto Sapunar Avatar

Leto Sapunar

特约撰稿人,科学

Leto Sapunar是一名自由撰稿的科学记者,自2020年起报道物理学、太空、气候和科学问责。他自2021年初以来一直在为《流行科学》撰稿,他的作品还刊登在《科学美国人》、《内幕气候新闻》和Retraction Watch等出版物上。工作之余,他会写科幻小说或进行攀登运动。


© .