太空鑽石
科學家在隕星里找到了各種少量的物質,從而不再指望會出現新的驚喜。然而,不久以前,在芝加哥大學愛德華·安德斯(Edward Anders)領導下工作的一個化學家小組卻為在隕星里發現鑽石而大吃一驚。
當然,這並不意味著他們突然發財了,因他們發現的鑽石按大小計都是很微小的。鑽石有兩類,其中一類如此之小,如果把它們並排排列起來,那么,大約25萬粒才形成一條1英寸長的線。這還算是較大的。另一類則更小,要1000萬粒並排才能延伸到1英寸。但是,這些化學家仍然很高興。隕星的鑽石,雖然它們是那么微小,卻代表了另一種財富:知識的財富。
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太陽系,包括太陽和所有行星,是在幾十億年前由廣漠的塵埃和氣體組成的星雲凝聚而成的。在凝聚的過程中,大部分物質逐漸變得非常熱,經歷了顯著的變化。只憑太陽或地球的組成,是很難判斷原始星雲是怎么樣的。
可是,小天體與大天體相比,它們幾乎沒有經歷什麼變化。因而飛行在行星際空間的小流星體比太陽系裡任何較大的天體能告訴我們關於太陽系起源的更多信息。事實上,正是通過對流星體的研究,我們才知道了太陽系的年齡:46億年。
但即使是太陽系從中誕生的塵埃星雲也有它自己的歷史。在宇宙的一生中,它並不是沒有變化的。最初,星雲完全由兩種最簡單的原子--氫和氦組成。然而,恆星形成了更複雜的原子而且把其中一些以恆星風(我們自己的太陽則有“太陽風”)的形式送入太空。體積龐大而又頗不穩定的紅巨星在這方面顯得格外活躍。結果,星際氣體雲里摻人了較重的原子。有時,恆星作為超新星爆發,於是大量的複合原子被猛拋進太空,從而使氣體星雲逐漸摻入了更多的重原子。
由於我們的地球和我們自己的身體主要是由複合原子組成的,而這些原子的來源並不是塵埃星雲,而是具有“污染性”的恆星(正如天文學家常說的,我們是“恆星材料”),所以形成太陽系的星雲就是通過上述途徑被大量地摻入了較重的原子。
當塵埃星雲里的物質凝聚而形成太陽系,甚至形成諸如隕星這樣的小天體之際,發生了如此多的變化,使我們無法知道很多有關該星雲被重原子“污染”的性質。然而,有一種,也僅有一種物質,它堅硬得足以不受那些變化的影響,因此能向我們提供關於該星雲受“污染”情況的線索。那種物質就是鑽石。
在恆星內部大量形成的一種元素是碳。碳原子通常以石墨的形式相當鬆散地聚集在一起。顯然,恆星風和恆星爆發使一些石墨緊密地聚集在一起,轉變成鑽石,也就是我們所知的最堅硬的物質。
可是,隕星里的微小鑽石不是純碳。在它們的結構內部還有含氣體的更加微小的氣泡。這些氣體看來可回溯到原始星雲,藉助封閉的鑽石外殼,在長達幾千年(異調註:原文如此,疑有誤。研究太陽系歷史的天文學家對只有幾千年歷史的東西可能不會感什麼興趣)的時間裡避免了發生變化。
在紅巨星里,通過被稱為“中子”的微小粒子一個接一個地添加,緩慢地形成較複雜的原子。這便意味著最後形成的原子趨向於包含相對少一些的中子。另一方面,當恆星爆發時,所有原子的變化進行得很快。中子被迫以巨大的速率擠入原子中,所以最後形成的原子趨向於包含相對較多的中子。
結果證明隕星里的兩類鑽石有著不同的起源。這兩類鑽石都含有稀有氣體氙的微小氣泡;但在出現較大鑽石的情形里,所含的氙主要是氙130,它的每個原子包含76箇中子;而在出現較小鑽石的情形里,所含的氙則主要是氙136,它的每個原子卻包含82箇中子。
因此,似乎較大的鑽石由紅巨星的恆星風產生,而較小的鑽石則由爆發的超新星產生。
這可以立刻使我們了解有關原始星雲“污染”性質的一些情況,而且進一步的研究無疑將會提供更多的信息。可能重要的是去了解為什麼恆星最終會形成鑽石,而不是更易形成的石墨。別忘了,太空中所有碳的千分之一可能是以鑽石的形式存在。