太阳的起源是个谜。它在46亿年前爆发，大约在地球形成前5000万年。由于太阳比地球更古老，所以很难找到在太阳早期存在的带有化学记录的物理物体。但是，芝加哥大学、菲尔德博物馆和苏黎世联邦理工学院的科学家在《自然天文学》杂志上发表的一项新研究显示，被困在陨石中的古代蓝色晶体揭示了早期太阳的样子。
很明显，它有一个相当吵闹的开始。
“太阳在它早期的生命中非常活跃——它有更多的喷发，释放出更强烈的带电粒子流。我想起了我的儿子:他才三岁;研究报告的撰写者之一、菲尔德博物馆副馆长、芝加哥大学兼职副教授菲利普•赫克说:“他非常活跃。“太阳系中几乎没有什么东西的年龄足以证实早期太阳的活动，但菲尔德博物馆收藏的陨石中的这些矿物质的年龄足够大。它们可能是太阳系中最早形成的矿物质。”
这项研究检测了一种名为hibonite的微观冰蓝色晶体。它们的组成带有核反应的特别标记，只有在早期太阳吐出大量高能粒子时才会发生核反应。
“这些晶体形成于45亿年前，保存了我们太阳系最初发生的一些事件的记录，”第一作者、芝加哥大学博士后学者列夫克·科普(Levke Koop)说。“尽管它们非常小——许多直径小于100微米——但它们能够保留很久以前年轻的太阳辐射产生的高度挥发性的稀有气体。”
一瞥早期的太阳系
在行星形成之前的早期，太阳系是由太阳和围绕太阳旋转的巨大的气体和尘埃组成的。靠近太阳的区域非常热——超过2700华氏度(1500摄氏度)。相比之下，太阳系中最热的行星金星的表面温度仅为872华氏度，足以熔化铅。
随着圆盘冷却下来，最早的矿物开始形成蓝色的海布尼特晶体。
“来自古代陨石的更大的矿物颗粒只有人类头发直径的几倍。当我们在显微镜下观察一堆这些颗粒时，hibonite颗粒就会以浅蓝色的小晶体的形式显现出来，它们非常漂亮。
当晶体刚形成时，年轻的太阳继续耀斑，将质子和其他亚原子粒子射向太空。其中一些粒子击中了蓝色的希博尼特晶体。当质子撞击晶体中的钙原子和铝原子时，这些原子分裂成更小的原子——氖原子和氦原子——它们被困在晶体中长达数十亿年之久。这些晶体被并入太空岩石中，最终落到地球上。
科学家们说，研究人员以前曾观察过陨石，以寻找早期活跃太阳存在的证据，但证据仍不明确。库普说:“我们终于能够建立一个清晰的记录，因为我们用正确的仪器研究了正确的样本——希博尼特陨石，因为它们在陨石中非常罕见，所以很难获得。”
激光通过陨石熔化
这一次，研究小组用瑞士最先进的质谱仪检测了这些晶体。质谱仪是一种车库大小的机器，可以测定物体的化学成分。与质谱仪相连的激光熔化了陨石上的一颗微小的hibonite晶体颗粒，释放出了被困在其中的氦和氖，这样就能被探测到。“我们得到了一个惊人的大信号，清晰地显示了氦和氖的存在——这太神奇了，”科普说。
氦和氖的碎片为长期以来被怀疑是太阳早期活动的第一个具体证据。
这就像如果你只认识一个冷静的成年人——你有理由相信他们曾经是一个活跃的孩子，但没有证据。但是，如果你能到他们的阁楼去，发现他们的旧玩具和书都坏了，书页也被撕掉了，这就证明这个人曾经是个精力充沛的孩子。”赫克说。
不同于早期太阳比今天更活跃的其他暗示，对于晶体的构成没有其他好的解释。赫克说:“看到一个可以清晰解释的结果总是好的。“解释越简单，我们就越有信心。”
芝加哥大学研究生珍妮卡·格里尔(Jennika Greer)也是这篇论文的作者之一，苏黎世联邦理工学院的研究人员亨纳·布斯曼(Henner Busemann)、科林·马登(Colin Maden)、马蒂亚斯·迈耶(Matthias Meier)和雷纳·维耶(Rainer er)也是这篇论文的作者之一。
引文:“从最古老的陨石包裹体中过量的氦和氖推断出早期较高的太阳活动。科普等人，《自然天文学》，2018年7月30日。DOI: 10.1038 / s41550 – 018 – 0527 – 8
资助:美国宇航局、国家科学基金会、瑞士国家科学基金会、塔瓦尼基金会。