某太陽系形成理論 太陽角色受質疑

Theory of the sun's role in formation of the solar system questioned
http://www.physorg.com/news139757643.html

September 04, 2008

近 40 年前，有一塊隕石在墨西哥 Pueblito de Allende 上空爆炸，在這塊如石頭般堅硬的隕石中所發現的奇怪氧混合從那時起就一直困擾著科學家。礦物的小微粒嵌入石中，且被認為年代來自於太陽系形成之初，而其氧同位素的形態不同於所有所有已知的行星岩石，包括那些來自於地球的、月亮的以及來自於火星的隕石。

現在，來自於 UCSD 與 LBNL 的科學家已排除了一種模型，那被提議要來解釋這種異常現象，構想是：來自於早期太陽的光可能改變了分子中氧同位素的平衡，這些分子在太陽「啟動」之後形成。他們在 9/5 的 Science 中報告，當他們使光線照射通過一氧化碳氣體以形成二氧化碳時，氧同位素在新分子中的平衡，無法以該模型所預測的方式轉變。

"那是太陽系鑑識。對於它如何形成我們所知有限，" Mark Thiemens，物理科學學院的院長，以及 UCSD 一位化學與生物化學教授，指導此計畫。這些結果削減了氣體與塵埃如何結合以形成行星的潛在解釋，也將幫助該團隊與其他人詮釋 NASA Genesis（創世紀）太空船所送回來的太陽風樣本。


原子的遮蔽

這是氣體如何變成塵埃並接著形成更大的礦物，那碰撞且不斷地建立以形成行星。氧，太陽系中最豐富的元素，在這些反應中，幾乎都成了玩家。

每種氧同位素都會響應一組獨特的光波長。在氣體分子雲內，某種特定氧同位素的充足，將會抑制（quench）光線在其所偏好的波長上、更進一步沿著光的路徑，遮蔽氣體分子。其他波長，包括那些會驅逐不同氧同位素的，將會繼續暢行無阻，偏好這些在新分子中的罕見同位素內含物。

在 Allende 隕石中所發現的氧同位素平衡，指向最豐富的一種，氧16。行星岩石有相對較多更罕見的、較重的氧同位素，猶如行星形成時偏好罕見的同位素。


光效應

"我們決定直接測試這個構想：光遮蔽（photoshielding）能改變同位素比率，" Subrata Chakraborty 說，UCSD 博士後研究者，也是本論文第一作者。

該團隊聚焦在遠紫外光的強烈光束上，那由 LBNL 的 ALS（先進光源）在充滿一氧化碳氣體的管內產生。光自由的碰撞某些氧原子，讓它們與其他一氧化碳分子重新結合以形成二氧化碳。Chakraborty 接著收集並分析二氧化碳以決定氧同位素在新分子中的平衡。

藉由精確地控制光的波長，科學家們能夠創造條件，所產生的氧同位素混合應當與那些在地球上或是在 Allende 隕石中所發現的相符。

已知為氧16所吸收的波長應導致二氧化碳分子富含較重形態的氧。他們測試這些波長的其中二種：一種會使這種混合豐富；另一種則否。

不為氧16所吸收的波長應導致某種混合，與在 Allende 隕石中所發現的相符。再一次，該團隊所測試的二種當中，一種會而另一種則不會。"某種過程變了這種混合，但那不會是光遮蔽，" Chakraborty 說。


最初的混合

有其他幾種模型已被提出來解釋這種異常 -- 包括爆炸的天體可能轟進額外劑量的氧16 -- 只有在實驗性證據證明它們不太可能時，才能被摒棄。

根據 Thiemens 表示，唯一屹立不搖的是一種構想，稱為分子對稱性（molecular symmetry），那提到一個原子的二側為二個氧同位素相接，若這二種同位素不協調（mismatched），更有可能形成一個穩定的分子。這種更安穩的過程也會偏好包含稀有氧同位素的分子形成。

"這裡並沒有暴力，" Thiemens 說。"那不需要一顆恆星炸毀或啟動，將光投射到如星雲般遼闊的陰影。那全然是對稱性。"

※ 相關報導：

＊ Experimental Test of Self-Shielding in Vacuum Ultraviolet Photodissociation of CO
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/321/5894/1328

Subrata Chakraborty, Musahid Ahmed, Teresa L. Jackson,
Mark H. Thiemens
Science 5 September 2008: Vol. 321. no. 5894, pp. 1328 - 1331
DOI: 10.1126/science.1159178

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