研究人员利用不寻常的陨石来深入了解太阳系的过去和现在

在太阳系历史的早期，后来凝聚成行星的物质曾被大量的紫外线照射，这可以解释这种差异。它是从哪里来的？出现了两种理论。紫外线要么来自我们当时年轻的太阳，要么来自太阳的恒星“苗圃”中的一颗附近的大恒星。

现在，来自圣路易斯华盛顿大学文理学院物理学助理教授Ryan Ogliore实验室的研究人员，已经确定了哪种情况是造成这种“分裂”的原因：很可能是来自一颗早已死亡的大质量恒星的光，在太阳系的岩石体上留下了这个印象。这项研究由物理系空间科学实验室的博士后研究助理Lionel Vacher领导。

他们的研究结果发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》杂志上。

Ogliore说：“我们知道我们是从星尘中诞生的：也就是说，由我们银河系附近的其他恒星产生的尘埃是太阳系的组成部分。但这项研究表明，星光对我们的起源也有深刻的影响。”

小小的时间胶囊

所有这些深奥的东西都被装在一块仅有85克的岩石中，这是1990年在阿尔及利亚作为陨石发现的一块小行星，名为Acfer 094。小行星和行星由相同的前太阳系物质形成，但它们受到了不同自然过程的影响。凝聚成小行星和行星的岩石构件被打碎和撞击；被汽化和重新组合；以及被压缩和加热。但是Acfer 094所来自的小行星设法生存了46亿年，基本上没有受到伤害。

"这是我们收集的最原始的陨石之一，"Vacher说。"它没有被大幅加热。它包含多孔区域和在其他恒星周围形成的微小颗粒。它是太阳系形成的一个可靠见证。"

Acfer 094也是唯一含有宇宙后成合晶的陨石，这是一种具有极重氧同位素的氧化铁和硫化铁的互生体–这是一个重要的发现。

与太阳系的其他地方相比，太阳含有大约6%的最轻的氧同位素。这可以解释为紫外线照射在太阳系的构件上，选择性地将一氧化碳气体分解为其组成原子。这个过程也创造了一个重得多的氧同位素的储存库。然而，在宇宙后成合晶之前，没有人在太阳系材料的样本中发现这种重的同位素特征。

然而，由于只有三种同位素，仅仅找到重氧同位素还不足以回答光的来源问题。不同的紫外线光谱可能产生相同的结果。

Vacher说：“这时Ryan想到了硫磺同位素的想法。”硫的四种同位素将以不同的比例留下它们的痕迹，这取决于照射原太阳系中硫化氢气体的紫外光光谱。一颗大质量的恒星和一颗年轻的类太阳恒星具有不同的紫外线光谱。

当小行星上的冰块融化并与小块的铁镍金属反应时，形成了宇宙后成合晶。除了氧气之外，宇宙后成合晶还含有硫化铁中的硫。如果它的氧气见证了这一古老的天体物理过程–它导致了重氧同位素–也许它的硫也是如此。

"我们开发了一个模型，"Ogliore说。"如果我有一颗大质量的恒星，会产生什么样的同位素异常现象？对于一颗年轻的、类似太阳的恒星呢？该模型的精确度取决于实验数据。幸运的是，其他科学家已经做了很好的实验，当硫化氢被紫外光照射时，同位素比率会发生什么变化。"

Acfer 094中宇宙后成合晶的硫和氧同位素测量证明了另一个挑战。这些颗粒大小为几十微米，是各种矿物的混合物，需要在两台不同的原位二次离子质谱仪上采用新技术：物理系的NanoSIMS（在物理系研究助理教授刘楠的协助下）和地球与行星科学系的7f-GEO（也在文理学院）。

研究人员获得了地球和行星科学教授、文理学院环境研究系主任以及国际能源、环境和可持续发展中心主任大卫-费克，以及地球和行星科学研究科学家克莱夫-琼斯等人的帮忙。

"他们是生物地球化学高精度原位硫同位素测量方面的专家，"Ogliore说。"如果没有这种合作，我们就不会达到区分年轻太阳和大质量恒星情况所需的精度。"

宇宙后成合晶的硫同位素测量结果与来自大质量恒星的紫外线照射相一致，但不符合来自年轻太阳的紫外线光谱。这些结果对46亿年前太阳诞生时的天体物理环境提供了一个独特的视角。邻近的大质量恒星可能足够近，以至于它们的光线影响了太阳系的形成。夜空中这样一颗邻近的大质量恒星会显得比满月更亮。

Vacher说：“我们在猎户座星云中看到了新生的行星系统，称为proplyds，它们被附近的大质量O型和B型恒星的紫外线蒸发掉了。”

“如果proplyds离这些恒星太近，它们就会被撕碎，而行星就永远不会形成。”他说：“我们现在知道我们自己的太阳系在诞生时离得很近，足以受到这些恒星的光线的影响。但值得庆幸的是，没有太近。”