美國宇航局探測器捕獲的七個粒子可能是第一個被帶回地球的已知星際塵埃樣本。
在過去的八年中，一個研究小組——在世界各地公民科學家的幫助下——一直在掃描和分析“星塵”號飛船帶回地球的樣本。
星際塵埃不斷地流入太陽系，但它非常稀疏，因此捕獲粒子很困難。到目前為止，科學家對這種塵埃的所有了解都來自於分析來自星際介質的散射和吸收光的頻譜。但是這些觀測並沒有揭示太多關於單個粒子性質的資訊。
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一個由 65 位科學家組成的聯盟研究了粒子在“星塵”號收集器上造成的微觀撞擊，這些收集器由一種稱為氣凝膠的超輕材料製成的瓷磚組成。他們今天在《科學》雜誌以及《隕石學和行星科學》雜誌的其他 12 篇論文中報告了他們的發現。
首例
加州大學伯克利分校的物理學家、《科學》論文的主要作者安德魯·韋斯特法爾解釋說，他的團隊面臨一個先有雞還是先有蛋的問題。“因為我們從未見過星際塵埃，所以很難將其與行星際塵埃顆粒區分開來，”他說。“我們所知道的是粒子在日球層中傳播時的預期軌跡，”韋斯特法爾補充說，他指的是覆蓋太陽系的廣闊空間區域，其中太陽風具有影響力。
換句話說，研究人員正在尋找來自天空中特定方向的塵埃顆粒。韋斯特法爾說，這種情況類似於在暴風雪中在高速公路上開車：雪花擊中擋風玻璃的次數多於擊中側窗的次數。類似地，當太陽系圍繞銀河系執行時，由於我們相對於星際介質的運動，我們看到塵埃來自天空中一個特定方向。
在七個候選的星際粒子中，有三個——相對較大，每個約為兩微米——在“星塵”號收集器的氣凝膠瓷磚上發現。另外四個粒子，小得多，只有十分之幾微米寬，在瓷磚之間的鋁箔中發現。迄今為止，只掃描了“星塵”號一半多的氣凝膠瓷磚，但韋斯特法爾預計在整個系列中發現的粒子不會超過十幾個。
其中兩個候選粒子在 2010 年的一次會議上被披露（見“志願者軍隊捕獲星際塵埃顆粒”），但該團隊直到現在才發表對這些粒子以及另外五個粒子的分析結果。
華盛頓大學西雅圖分校的天文學家和“星塵”號首席研究員唐·布朗利說，他和他的同事對結果非常滿意。“我們不知道收集工作會多麼成功，無論是在氣凝膠瓷磚還是鋁箔中，因為以前沒有人捕獲過高速星際物質。”
分析表明，七個候選粒子在結構和組成上都各不相同。“這非常令人興奮，”韋斯特法爾說，“因為它告訴我們，這是一個比我們最初預期的更加豐富多樣的材料集合。”
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俄亥俄州托萊多大學的天文學家阿道夫·維特認為這是一個可能取得突破性進展的成果：“這些確實是星際塵埃界期待已久的有趣結果。”
伊利諾伊州芝加哥大學的天文學家普里西拉·弗裡施表示同意。“塵埃顆粒模型需要修改，以考慮到這些結果，”她說。“星際塵埃顆粒是研究微觀表面物理學的宇宙實驗室，“星塵”號的結果為評估顆粒帶電方式和由此產生的輻射散射提供了更現實的基礎。”
該專案的關鍵在於 30,714 名志願者參與了 Stardust@home，這是最早的線上公民科學計劃之一。他們總共進行了超過 1 億次的影像搜尋，以尋找氣凝膠放大視野中微小的星際塵埃撞擊。
來自英國白金漢郡的娜奧米·沃茲沃思在 BBC 上看到了該專案的廣告，並“認為參與一個向任何想利用自己的技能來幫助的開放的真實科學專案聽起來很棒”。2010 年，在成為“除塵者”四年後，她收到韋斯特法爾的電子郵件，告訴她，她發現了其中一個星際塵埃候選物。“感覺就像中了彩票，”沃茲沃思說。作為她發現的獎勵，她被允許為該粒子選擇一個名字——Hylabrook，以她家的名字命名。
為了證實這些初步結果，下一個關鍵步驟將是透過質譜法測量粒子中相對氧同位素的丰度。韋斯特法爾說，該團隊擁有必要的儀器，但這些粒子仍然嵌入在氣凝膠中，很難處理。“我們的收藏量非常小，我們希望絕對確定粒子不會丟失。計劃是花費大約未來三年時間來改進我們的技術。”
本文經許可轉載，並於 2014 年 8 月 14 日首次釋出。