宇宙塵埃
| 宇宙塵埃 |
指的是飄浮於宇宙間的岩石顆粒與金屬顆粒。在廣袤而空曠的宇宙之間，除去各種各樣的恆星、大行星、彗星、小行星等等天體之外，並不是一片完全的真空。事實上，宇宙中存在着大量的宇宙塵埃，這些塵埃看似不起眼，卻能對我們的生活產生不容忽視的影響。
目錄
基本信息
中文名稱； 宇宙塵埃
外文名稱； cosmic dust
形態特徵
從物質上進行分析，宇宙塵埃其實和組成地球的成分沒有什麼區別。但出於種種原因，這些塵埃並未能夠聚合成一顆星體，而是呈微粒狀懸浮於宇宙空間之中。在適當的引力作用下，這些塵埃很有可能較為密集的聚集在一起，呈雲霧狀，在天文望遠鏡的鏡頭中，往往顯得絢爛多彩，因此人們將之形象地稱之為"星雲"。
這些宇宙塵埃在落到地球上之前，是星際塵埃的一部分。由於它們反射太陽光線，形成了黃道光的模糊光帶。在幾百萬年的時間內，塵埃顆粒不斷向太陽旋轉前進，並不斷從小行星帶得到補充。
據有關專家測定，粒徑大於60微米的宇宙塵埃，年降落量約為23430t。宇宙塵埃的結構和地球一樣具有核--幔--殼三重結構，而且每個球粒的核心半徑大於幔厚與殼厚，它們之間的平均厚度百分比為53.3∶46和4∶0.8。其比值與地球的核--幔--殼厚度之間百分比相近。
基本類型
宇宙塵埃，大致有三種類型:一種外表顏色呈黑色或褐黑色，外表光亮耀眼，極像一顆顆發亮的小鋼球;第二種是暗褐色或稍帶灰白色的球狀、橢球狀、圓角狀、的小顆粒，主要成分為氧、硅、鎂、鈣、鋁等;第三種是一些無色或淡綠色的玻璃球，主要成分為二氧化硅，還含有少量的二價氧化物。
物質來源
宇宙塵埃的來源一直是一個難解之謎。一種說法認為，宇宙塵埃來源於溫度相對比較低、燃燒過程比較緩慢的普通恆星。這些塵埃通過太陽風被釋放出來，然後散布到宇宙空間當中去。然而，根據對太陽風所含物質密度的
研究，也有一些科學家認為太陽風並不能夠提供足夠密度的宇宙塵埃。因此，另一種猜測認為，這些微小的塵粒很有可能來自於超新星的爆發。根據英國科學家對銀河系內最年輕的超新星"仙后座-α"所進行的觀測，發現爆發後的殘留物所在的區域內存在着大量的冷塵埃，其重量可能為太陽的四倍。這些科學家認為，如果所有的超新星爆發都按照這種規模向外噴發宇宙塵埃的話，則基本可以達到目前宇宙中所擁有的宇宙塵埃的數量。因此，比之普通的恆星裕太陽風，超新星爆發可能才是宇宙塵埃的來源。
英國巴斯大學的研究人員認為，它們是小行星在火星和木星之間的宇宙空間彼此碰撞時拋出的火花，大部分降落到深海底。這些小顆粒的化學成分和深海沉積物有很大不同，而且外形獨特。1872年，英國海洋考察船"挑戰者"號在考察時，從深海底首次採到這種令人奇怪的小顆粒;美國在1950年、日本在1967年、中國在1978年都相繼在大洋底部採集到這種小顆粒。
至於綠色的玻璃質塵埃，有些科學家認為，它們來自於月球，是月球火山作用的噴發物，它們的性質與月球土壤中的玻璃物質的性質完全相同。
產生影響
這些看上去很美麗的塵埃對我們的生活有着相當直接的影響。比如說，據統計，宇宙塵埃是地球上的第四大塵埃來源，這些塵埃對地球的環境與氣候都造成了重要的影響。每一小時都會有約一噸重的宇宙塵埃進入地球，而僅一片以每小時10萬公里的速度繞太陽旋轉的塵埃雲每年就會給地球帶來3000萬公斤的塵埃。這個數字不可不謂巨大。此外，美國研究人員還編制了可以模擬120萬年來宇宙塵埃影響地球的計算機程序，用來研究長期內宇宙塵埃對地球的影響。模擬運算的結果表明，宇宙塵埃對地球的影響每十萬年可達到一次高峰。而且這些塵埃並沒有漸漸消失，而是聚集在地球上，這很可能就是過去自然災害的源頭。古生物學家找到的新證據表明，植物和動物個別種類並非一下子滅絕的，而是逐漸地、慢慢地消亡的，這很有可能就與宇宙塵埃的緩慢作用有關。
主要功能
宇宙塵埃對於恆星和行星的誕生是至關重要的，它們對於恆星和岩石行星的形成起着決定性作用，可以提供形成生命的基本成分。但是早期的宇宙中為何有那麼多的塵埃，這仍然是個謎。許多天體物理學家們認為，塵埃是短命的大型恆星作為超新星爆炸死亡期間形成的。然而，對銀河系附近的超新星所進行的一些觀測表明，這樣所產生的塵埃不多，無法解釋早期宇宙中出現的大量塵埃。不久前，研究人員在《自然》雜誌上記錄了一顆超新星在爆炸後幾周至爆炸後2.5年期間塵埃的形成過程，揭開了塵埃形成的神秘面紗。研究揭示了超大塵埃顆粒的形成過程，說明這些顆粒能夠承受恆星爆炸帶來的衝擊;研究還表明，塵埃的產生開始時緩慢，但後來就加速了。
光和熱
丹麥奧爾胡斯大學天體物理學家克里斯塔·高爾和他的同事們監視了超新星SN 2010jl，這是最初於2010年在附近星系中發現的一顆超新星。研究小組利用智利帕拉那山極大望遠鏡上的光譜儀，測量了塵埃顆粒所吸收的可見光量以及那些顆粒本身釋放的紅外輻射量。
研究小組得出結論:在爆炸之後40天至240天之間出現的塵埃一定是由恆星變為超新星之前被驅逐出去的材料構成的，因為唯一的另外一種可能性就是超新星本身拋射到星際空間的殘骸。高爾指出，在爆炸之後那麼短的時間內，殘骸溫度太高，無法凝結成塵埃顆粒。爆炸後這一階段中，隨着來自超新星不斷擴張的衝擊波一掃而過，先前噴射出去的物質被壓縮成低溫濃密的外殼，這是塵埃結合積聚的極佳環境。
英國貝爾法斯特女王大學的天文學家魯比娜·科塔克說，研究小組的數據是特別具有說服力的，因為他們提供的系列波長數據同步覆蓋了爆炸之後幾周至幾年的情況，所提供的信息同時包含了塵埃顆粒的大小和成分情況。科塔克說:"除了最近最明亮的超新星事件之外，在所有其他事件中都很難獲得這麼全面的覆蓋信息。"
承受衝擊
讓天文學家們感到吃驚的是，他們發現:相對於銀河系的標準來說，這些塵埃顆粒是巨大的，直徑在1至4.2微米，至少4倍於在銀河系恆星系統之間所發現的典型的塵埃顆粒寬度。高爾指出，大型塵埃顆粒更加難以形成，但是當超新星釋放的衝擊波向星際物質衝擊的時候，大型顆粒不至於被其摧毀，這一點很可能解釋了為什麼大型顆粒存在的時間更長。而在此之前，在太陽系發現過大型的星際塵埃顆粒。
在早期觀察中，超新星SN 2010jl周圍的塵埃量相對較少，相當於不到太陽質量的萬分之一。但是，在爆炸後500天至868天期間，塵埃形成加速，塵埃質量增加了10倍多。高爾稱，這一增速標誌着超新星的塵埃產出過渡到另一個階段。一旦超新星爆發期間產生的富碳物質和其他殘骸得到充分的冷卻，就開始結合在一起形成塵埃，加速了塵埃的產出。在第868天，當高爾的研究小組最後一次觀察這顆超新星的時候，塵埃量已經增加到太陽質量的0.04倍，或者說相當於地球質量的830倍了。
如果塵埃產出不斷增加的態勢繼續下去的話，20年之後超新星SN 2010jl所產出的塵埃量就會相當於半個太陽的質量，類似於在得到廣泛觀察的超新星SN 1987A周圍所觀測到的塵埃量。高爾說，如果早期宇宙中的大型超新星以同樣的速度產出塵埃，那麼的確可以解釋在早期宇宙中所觀測到的塵埃量。
研究進展
當宇宙存在僅有7億年的時候，許多星系便充滿了大量宇宙塵埃，究竟這些塵埃是怎麼產生的呢?近期，天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的觀測結果宣稱，宇宙塵埃可能來自II型超新星，當這些宇宙大型星體發生劇烈爆炸時會釋放出許多宇宙塵埃，是它們孕育了宇宙塵埃。
宇宙塵埃是星系、恆星、行星和宇宙生命體的重要組成部分，對於宇宙塵埃形成一直是天文學界的難解之謎，直至近年科學家才發現宇宙塵埃形成的兩種方式:具有數十億年生命史的類太陽星體釋放出的流溢物;太空中微粒緩慢濃縮過程釋放的物質。然而，這兩種觀點卻無法解釋宇宙存在僅數億年時宇宙塵埃是如何形成的。天文學家認為，宇宙早期塵埃可能來自超新星爆炸，但卻很難獲得相關確鑿的證據。
目前，天文學家們使用斯皮策太空望遠鏡、哈勃空間望遠鏡和位於夏威夷島的地面雙子北座望遠鏡進行了新一輪的觀測分析，美國空間望遠鏡科學協會本·蘇根曼博士和同事們發現:在SN 2003gd超新星(一種大型II型超新星)的殘骸中存在大量的熱塵埃，該超新星殘骸位於距地球3000萬光年的M74旋渦星雲。
據悉，像SN 2003gd這樣的星體生命很短暫，只生存數千萬年。蘇根曼博士的這項研究顯示超新星可釋放大量的宇宙塵埃，他認為早期宇宙中的塵埃很可能就來自II型超新星爆炸。這份研究報告現發表在6月8日出版的《科學快訊》上。
蘇根曼說，"這項研究頗具吸引力，當科學界對宇宙塵埃來源的解釋模稜兩可時，它最終解釋了超新星爆炸孕育了宇宙塵埃。"
由於超新星很快會變灰暗，科學家需要精確靈敏度高的望遠鏡觀測當超新星最初爆炸數個月之內的狀況，科學家猜測許多超新星都會製造大量宇宙塵埃，但是過去由於技術的局限使科學家們無法提示宇宙塵埃的來源之謎。蘇根曼說，"人們早在40年前就猜測超新星可能製造宇宙塵埃，但相關的證實技術只是近年內才得以實現。我們使用斯皮策太空望遠鏡能夠精確地看到熱塵埃是如何形成的。"
英國 英國倫敦大學邁克爾·巴洛博士稱，宇宙塵埃是構建彗星、行星和生命的基本要素，這項最新研究顯示超新星可能是宇宙塵埃的主要來源，但目前天文學家對宇宙塵埃形成的研究認識仍不完善。據悉，此項研究得到巴洛領導的超新星塵埃釋放進化勘測(SEEDS)機構的大力協作。
日本 2012年5月15日，日本一個研究小組宣布，他們在九州大分縣東部網代島約2.4億年前的地層中發現了與浮遊動物化石混雜在一起的宇宙塵埃，這一發現有助於研究太陽系微粒子的分布與起源。
新華網東京5月16日電(記者藍建中)日本一個研究小組日前宣布，他們在九州大分縣東部網代島約2.4億年前的地層中發現了與浮遊動物化石混雜在一起的宇宙塵埃，這一發現將有助於研究太陽系微粒子的分布與起源。
宇宙塵埃被認為源自彗星或小行星，多數都與太陽系一樣古老。雖然每年約有3萬噸宇宙塵埃降落到地球上，但是90%都在通過大氣層的時候燃燒殆盡。即使能夠到達地表，也很難保留下來。
網代島是海洋浮游生物大量堆積的燧石由海底地殼隆起而形成的一個岩石島嶼，由於該島燧石在海底形成，堆積速度緩慢，研究人員推測其含有宇宙塵埃的密度較高。日本鹿兒島大學和東北大學聯合研究小組適度粉碎化石，利用磁力甄別等方法，從這些有約2.4億年歷史的浮游生物化石中回收到260個直徑0.2毫米以下的宇宙塵埃。經過精確的化學分析確認它們是由與隕石相近的物質形成，屬於地球外來物質。
研究小組負責人、鹿兒島大學助教尾上哲治說，如果能夠用同樣方法從世界各地搜集到更多太古時代降落到地球上的宇宙塵埃，將有助於弄清太陽系裡微粒子的演變過程。[1]