太陽前顆粒

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

太陽前顆粒是在主要流星體內細小顆粒的填充物的群集,像是球粒隕石,中發現的獨特同位素物質,它們不同於周圍的流星體,被認為比太陽系更古老[1]。在這些群集中的結晶體從微米大小的碳化矽晶體,到少於100顆原子的鑽石和擰散的石墨晶體。這些顆粒可能形成於超新星或恆星將物質外流的紅巨星階段,並將其納入將從其中分割出太陽星雲的分子雲。到目前為止發現的太陽前顆粒包括難冶煉礦物,這些在太陽星雲的塌縮之後還存活著,並且在後來形成微星

在1960年代,[2][3]具有非比尋常的同位素比在原始的隕石中被發現。一種可能的解釋是:在這些隕石中未受損的太陽前顆粒包含這些異常的惰性氣體[4]

在1987年,鑽石[5]和碳化矽[6]顆粒被發現也載有這些惰性氣體。反過來在這些顆粒中找到主要的異常同位素[7]

由於被確認的太陽前星塵顆粒來源是在附近特殊的恆星核合成形成的,這些元素的同位素成分通常不同於太陽系物質元素的同位素成分,而較類似星系的平均成分。這些同位素訊號像指紋一樣,通常是非常具體的天文物理核過程[8],因此它們超越恆星原產地,在恆星的工作方法上提供了獨立的觀點[9]

太陽前物質的類型[编辑]

太陽前顆粒有不同的類型,到目前為止確認的太陽前顆粒有下列幾種礦物:

  • 奈米鑽石 (C) 尺度的顆粒 (大約2.6 nm的直徑)[10],可能是氣相沉積形成的[11]
  • 石墨 (C) 顆粒和洋蔥結構[12],一些具有擰散的石墨烯核心[13]
  • 碳化矽 (SiC) 次微米至微米級大小的顆粒,太陽前碳化矽的生成是單同質異型或同質異型的成長。觀察到原子的結構有兩種最低階的同質異型:六邊形2H和立方形3C (不同程度的堆疊失敗障礙)以及一維無序的SiC顆粒[14]。在比較中,地球上實驗室合成的SiC有上百種不同的同質異型而聞名。
  • 碳化鈦 (TiC) 和其它在碳和SiC顆粒之內的碳化物[15]
  • 氮化矽 (Si3N4)
  • 金鋼砂 (Al2O3)[16]
  • 尖晶石 (MgAl2O4)[17]
  • 黑鋁鈦鈣石 ((Ca,Ce)(Al,Ti,Mg)12O19)[18]
  • 氧化鈦 (TiO2)
  • 矽酸鹽礦物 (橄欖石輝石)

太陽前物質的特性[编辑]

太陽前顆粒的研究使用到掃描或穿透式電子顯微鏡 (掃描電鏡/瞬變電磁法) 和質譜儀等方法 (惰性氣體質譜法、共振電離質譜測定法 (RIMS)、二次離子質譜法 (SIMS, NanoSIMS))。太陽前顆粒中包含的鑽石只有幾奈米的大小,也因此被稱為奈米鑽石。雖然它們是第一種被發現的太陽前顆粒,但因為它們是如此的小,因此奈米鑽石的研究很困難,相對的對它們的了解也最少。其它的太陽前顆粒大小都在微米的範圍,太陽前顆粒代表著是從我們的太陽系之外進入的物質。

太陽前顆粒攜帶的資訊[编辑]

對太陽前顆粒的研究提供了核合成恆星演化的資訊[19]。顆粒標示的快速過程核合成同位素訊息是檢驗超新星爆炸模型的有用訊息。其它顆粒提供在漸近巨星分支恆星的同位素和物理資訊,它們是製造銀河系中難冶煉的輕鐵元素和金屬的主要來源。因為這些顆粒中的元素是在銀河系內不同的時間 (和地點) 製造出來的,蒐集一系列的顆粒可以進一步的研究在我們太陽系形成之前的星系演化

隨著在核合成上提供的訊息,固體顆粒提供它們形成時的物理化學條件訊息。例如考慮紅巨星-它們在銀河系中產生大量的碳。它們的大氣層是冷到足以進行凝聚過程的場所-造成固體顆粒沉降 (也就是說,多個原子凝聚的元素,像是碳)-大氣層。這不像我們太陽的大氣層,它是太熱而不足以形成更複雜的分子。這些固體物質的碎片,然後被輻射壓注入星際介質。因此顆粒攜帶著訊息向我們提供資訊: (i) 在紅巨星大氣層冷凝的過程, (ii) 在星際介質中輻射和加熱的過程,和(iii)穿越銀河系抵達我們的太陽系,攜帶著元素製造出我們的顆粒的類型。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Maria Lugaro (2005) Stardust from meteorites: An introduction to presolar grains (World Scientific, NY) ISBN 9812560998
  2. ^ D. C. Black and R. O. Pepin (1969) Trapped neon in meteorites. II., Earth Planet. Sci. Lett. 36, 377-394
  3. ^ J. H. Reynolds and G. Turner (1964) Rare gases in the chondrite Renazzo, J. Geo. Phys. Res. 69, 3263-3281
  4. ^ Ahnert-Rohlfs E. (1954) Vorläufige Mitteilung über Versuche zum Nachweis von Meteoritischem Staub, Mitteilung der Sternwarte Sonneberg 45
  5. ^ Lewis R.S., Tang M., Wacker J.F., Anders E. and Steel E. (1987) Interstellar diamonds in meteorites, Nature 326, 160-162
  6. ^ Bernatowicz, T., Fraundorf, G., Ming, T., Anders, E., Wopenka, B., Zinner, E., and Fraundorf, P. (1987) Evidence for interstellar SiC in the Murray carbonaceous meteorite, Nature 330, 728.
  7. ^ Ernst Zinner (1996) Stardust in the laboratory, Science 271:5245, 41-42
  8. ^ Ernst Zinner (1998) Stellar nucleosynthesis and the isotopic composition of presolar grains from primitive meteorites, Annual Review of Earth and Planetary Sciences 26:147-188.
  9. ^ T. J. Bernatowicz and R. M Walker (1997) Ancient stardust in the laboratory, Physics Today 50:1212, 26-32
  10. ^ P. Fraundorf, G. Fraundorf, T. Bernatowicz, R. Lewis, and M. Tang (1989) Ultramicroscopy 27:401–412.
  11. ^ T. L. Daulton, D. D. Eisenhour, T. J. Bernatowicz, R. S. Lewis and P. R. Buseck (1996) Genesis of presolar diamonds: Comparative high-resolution transmission electron microscopy study of meteoritic and terrestrial nano-diamonds, Geochimica et Cosmochimica Acta 60:23, 4853-4872
  12. ^ T. Bernatowicz, R. Cowsik, P. C. Gibbons, K. Lodders, B. Fegley Jr., S. Amari and R. S. Lewis (1996) Constraints on stellar grain formation from presolar graphite in the Murchison meteorite, Ap. J. 472:760-782
  13. ^ P. Fraundorf and M. Wackenhut (2002) The core structure of pre-solar graphite onions, Ap. J. Lett. 578:2, L153-156
  14. ^ Daulton, T.; Bernatowicz, T. J.; Lewis, R. S.; Messenger, S.; Stadermann, F. J.; Amari, S. Polytype distribution in circumstellar silicon carbide. Science. 2002-06, 296 (5574): 1852–1855. doi:10.1126/science.1071136. PMID 12052956.  |number=|issue=只需其一 (帮助)
  15. ^ T. Bernatowicz, S. Amari, E. Zinner, & R. Lewis (1991) Presolar grains within presolar grains, Ap J Lett, 373:L73
  16. ^ Hutcheon, I. D.; Huss, G. R.; Fahey, A. J.; Wasserberg, G. J. Extreme Mg-26 and O-17 enrichments in an Orgueil corundum: Identification of a presolar oxide grain. Astrophysical Journal Letters. 1994, 425 (2): L97–L100. Bibcode:1994ApJ...425L..97H. doi:10.1086/187319. 
  17. ^ E. Zinner, S. Amari, R. Guiness, A. Nguyen, F. J. Stadermann, R. M. Walker and R. S. Lewis (2003) Presolar spinel grains from the Murray and Murchison carbonaceous chondrites, Geochimica et Cosmochimica Acta 67:24, 5083-5095
  18. ^ T. R. Ireland (1990) Presolar isotopic and chemical signatures in hibonite-bearing refractory inclusions from the Murchison carbonaceous chondrite, Geochmica et Cosmochimica Acta 54:3219-3237
  19. ^ Donald D. Clayton and Larry R. Nittler (2004) Astrophysics with presolar stardust, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 42:39-78

外部鏈結[编辑]