太阳系尘埃来自小行星，科学家研究小组出人意料地推翻了

最新研究表明，太阳系尘埃可能来自火星系统，而非通常认为的小行星带。

日出和日落时所看到的光亮，实际上是宇宙尘埃造成的结果。天文学家们数十年来一直认为这些尘埃来自小行星，但是现在他们不那么肯定了。

最初，来自丹麦技术大学的JohnRegenson并不想完全改变科学界对宇宙尘埃的认识。实际上，这位天体物理学家根本没有去寻找尘埃。在2011年，他说服美国宇航局(NASA)的合作者在朱诺号(Juno)探测器上安装了4台摄像机，希望以此统计出那些因体积太小而无法用望远镜观测到的小行星数量。

围绕木星运行的太空探测器朱诺号于2011年8月5日发射，预计观察任务将在2021年到2022年结束，以可控方式坠入木星大气。让Joegenson惊讶的是，朱诺号相机探测到的粒子远小于小行星，只有不到80微米宽，甚至比人类头发的直径还要小。更为奇怪的是尘土的来源。那些微小的微粒看起来来自火星，和我们对宇宙尘埃的认识大不相同。

思维方式的转变常常是一个显著的转变：从宗教的世界观向理性主义的世界观转变；从地球的世界观向太阳的世界观转变；但是有时候，这种转变开始于像尘土一样微小的事物。假如Joegenson和他的研究小组是正确的，那么他们的发现可能会颠覆我们对太阳系的认识。但是，首先，他们必须找出四十年来各种相互矛盾的研究结果，并且面对许多专家的质疑，其中一个就是女王乐队的首席吉他手布莱恩·梅，她在2007年提交了一篇关于尘埃的博士论文。

实际上，你可能在不经意间已经看到了尘埃，或者至少看到了尘埃带来的影响：在日出之前或者日落之后，地平线上发出奇异的锥形光。1132年，波斯诗人和天文学家OmarHeiham在他的《Rubaiyat》一书中提到了所谓的“假黎明”，也许这是一种现象，但更恰当的说法应该是“黄道光”。在20世纪80年代，科学家们发现了卫星，它可以测量出红外线辐射，而红外线是由绕太阳公转的带状粒子发出的。科学家们认为，这些粒子可能来自小行星，是由它们进入太阳系内部后释放出来的尘埃。美国佛罗里达大学天文学家StanleyDemote说：“卫星揭示了黄道尘云的结构，模型表明它们与小行星之间的碰撞有关，”Demote是首批提出黄道尘带起源于小行星的科学家之一，

近期研究填补了包括彗星在内的理论上的其他空白，但同时，这些研究也强化了这一解释，即这些天体将尘埃带进了太阳系。Jorgenson教授表示，他的研究小组出人意料地推翻了这个解释，“这完全是偶然的，我们本来想找点别的东西。”

为了寻找更小的小行星，Jorgenson的研究小组设计了一台朱诺号的四台追踪相机，它可以捕捉任何出现在多张照片中的物体，并跟踪其速度。这架相机是在朱诺号在火星附近飞行时启动的，随后它又飞向地球，以达到摆脱地球重力所需的速度，这种动作被称为“重力助推”或“重力弹弓效应”。在飞往木星的途中，朱诺号又经过了火星。Jorganson说：“我们对火星和地球之间的区域进行了两次测量，这些测量一直持续到木星。那是我们第一次能够做这样的测量。

头三周，当探测器穿过团队预期能看到的小行星区域时，却什么也没发现。接着，突然间，许多事情出现了。这项发现发表在今年3月的《地球物理研究杂志》(JournalofGeophysicalResearch)上。Johnson随后在NASA的一份声明中形容这一发现就像是“有人在窗外摇晃沾满灰尘的桌布”。

在一段时间后，研究者们才知道他们所看到的是什么；Jojanson甚至一度担心相机拍摄的条纹是燃料泄漏的信号。但是，在对这些物体的大小和速度进行计算之后，他们发现了更令人惊讶的东西：这些物体实际上是朱诺号太阳能电池板上的一个小碎片，在被高速尘埃粒子撞击(每小时16,000公里)之后“释放”出来。沙尘颗粒的速度和大小与构成黄道带的沙尘相当。因为尘埃颗粒的运动非常迅速(每秒5到40公里)，相机很难捕捉到它们，所以研究人员用它们表现出的冲击来测量；从太阳能电池板上掉下来的碎片运动较慢，因此更容易成像。

研究者们没有在地球附近发现尘埃，当朱诺号进入木星重力场时，这些微粒又消失了。直到朱诺号接近火星，尘埃颗粒才逐渐增多。接近于圆形的尘埃轨道模式与火星轨道非常吻合。约根森说：“一开始，我们对自己的数据持怀疑态度，但是不管我们如何转变，我们都无法找到其他选择，只能认为这些尘埃确实来自火星系统。

这个发现很重要，部分原因是因为这是第一次科学家们能够测量这些尘埃在太空中的分布。目前专用的尘埃收集器，与朱诺号的巨型太阳能电池板相比，其尺寸非常有限，因此对收集的稀疏颗粒不够敏感，这些颗粒通常是朱诺号探测到的星际尘埃颗粒，其数量较多，体积也较小。这一发现还可能改变科学界关于黄道光来源的共识。Jorganson的研究小组开发了一个电脑模型来预测尘埃反射的光。JackConnani是NASAGoddard太空飞行中心的磁力计研究员，与Joagenson合作完成了这项研究，他说，该模型提供了“一个确定的证据，证明我们确切地知道这些颗粒在太阳系中是如何运动的，以及它们起源于哪里。”

毋庸置疑，还有一些重大问题仍然没有解决。就像Joegenson和他的合著者们指出的那样，主要的问题是：宇宙尘埃到底是怎么到那儿的？我们都知道火星是个充满灰尘的星球，虽然尘暴也很常见，但是这些灰尘必须脱离火星的引力才能完全离开火星，科学家们还不能确定这到底是怎么回事。研究者们推测，由于火星引力减弱，这些尘埃颗粒很可能来自火星的两个卫星。

然而，许多太空尘埃专家仍然不同意Jogenson的尘埃假说，其中包括20世纪70年代开始研究该课题的BrianMee，但他也成为女王乐队的吉他手，并中断了作为天体物理学家的事业。BrianMee在2007年的回归天体物理研究中，在攻读博士学位时，集中研究了黄道尘粒的速度。“有一种假设认为，地球上看到的黄道光的精细结构是由小行星带中某些小行星家族成员的碰撞造成的，”他在丹麦科学网站Videnskab的一篇简短声明中写道。这些来自朱诺号的数据并不是对这种假设的严重挑战。

其他专家则认为，这项研究的确有其可取之处，但也有其缺陷。Dermott质疑研究没有考虑尘埃的形态。我们知道，黄道云存在着一种不连续的结构，任何模型都必须对这种结构和其来源之间的对应关系做出解释，但是我们没有看到这一点。对于这些数据，他表示赞赏，称其为“未来数年将继续为学术界服务的一个重要图书馆”，但他并不认同约根森的观点。

Porcolni指出，Junow是平的，单向太阳能电池板接收不到垂直或背后的灰尘颗粒，这意味着它不能获得整个复杂的灰尘环境；他还认为，研究作者没有能够将他们的模型与现有的模型进行比较。Porcolni说：“在没有任何正式模型的情况下，我现在只能猜测，但是我无法看到火星及其附近产生的尘埃能够解释与尘埃有关的各种现象，我也不知道有什么机制来产生维持黄道尘埃云当前形状所需要的大量尘埃，或者是维持一个小的形状所需要的大量尘埃。虽然有火星上的探测器，也有围绕火星运行的卫星，但是都无法探测到任何会使火星尘埃飞扬的活动。

虽然波科尔尼对此表示怀疑，但他承认，若有证据支持，约根森的理论将会改变这个领域。“我完全支持新的革命思想，因为这将推动这个领域和人类向前发展，”他写道，“但是每一个发现都需要科学界的充分论证和仔细审查。假如Joegenson博士的发现是正确的，我会非常兴奋。它代表了我们这个领域思维方式的重大转变。但是现在，我个人还没有办法把火星尘埃纳入理论体系，至少现在是这样。

对Jogenson来说，他认为某些不同可以通过新的数据源加以解释，并承认当一个新的理论与根深蒂固的理解相冲突时，人们会自然而然地抵制它。“过去40年来，人们一直认为，这些尘埃来自小行星带。但是，我们必须记住，这一观点是从地球上的望远镜或者绕地球运行的卫星的观测结果中得出的。首次走出小行星带，实际地检验了尘埃的存在。许多人都不高兴.”

即便是批评者们，也认为这些发现对于未来的探测器应该如何配置具有重要意义。为减少重量，NASA已经为某些探测器装备了尽可能薄的太阳能电池板和其它装置，比如露西号(Lucy)，它将于今年秋天发射。但是，鉴于朱诺号探测到的尘埃颗粒的大小和速度，这种方法可能是错误的。Jogenson说，这些探测器需要一个“防弹背心”。

Dermott认为，在这种意义上，这些发现“绝对是一种范式转变。”Porcolni对此表示赞同，他说：“我非常支持Joogenson的结论。为了节省仪器费用，所有人都希望尽量减少航天器的重量，因此，评估适当的保护和减轻损害的方案在每个太空任务中都是必不可少的组成部分。更大、更好的太阳能电池阵将用于未来的任务，届时肯定会考虑到太阳系中尘埃粒子的高速碰撞，这种碰撞频率很高，很难避免。

Joagenson认为，利用恒星跟踪相机来评估尘埃的位置，也许有一天会为探索可居住的系外行星带来新的可能。到目前为止，科学家们在探测维持生命的气体方面并没有取得很好的进展，他们认为尘埃云的大小会阻碍探测。阿联酋的第一个火星探测器——希望号(Al-Amal)是在二月份抵达火星的。当前，Joegenson的团队正忙着从探测器的星体跟踪摄像机收集新的数据，并与NASA早前在木星任务中收集的数据进行比较。同时，约根森也欢迎研究者对他所提出的范式转换进行批判。他在谈到其他研究者的观点时说：“(这一转变)必须具有挑战性，否则就会毫无乐趣可言。”

举报/反馈