太阳系的宇宙尘埃从何而来

我们在日出或日落时所见到的辉光实际上是宇宙空间尘埃造成的实际效果。几十年来，科学家一直觉得这种尘埃来源于行星，但如今她们不那麼明确了。

一开始，荷兰技术性高校的罗伯特・雷夫・约根森并沒有要想改变科技界对宇宙空间尘埃的了解。实际上，这名星体科学家乃至没惦记着找寻这种尘埃。2011 年，他说动美国国家航空航天局（NASA）的合作方为朱诺号（Juno）探测仪加上第 4 个监控摄像头，期待为此来统计分析这些因容积过小而没法被望眼镜检测到的行星的总数。

▲ 朱诺号木星探测器

朱诺号是紧紧围绕木星运行的太空探测器，于 2011 年 8 月 5 日发送，预估将于 2021 年至 2022 年完毕观察每日任务，以可控方法坠落木星地球大气层。令约根森出现意外的是，朱诺号照相机所检测到的颗粒物要比行星尘埃小得多，仅有不上 80 μm宽，乃至比人们头发的直径还小。更令人费解的是这种尘埃的发源。这种细微的颗粒物好像来源于火星，这与大家对宇宙空间尘埃的掌握截然不同。

一般来讲，思索方式的变换是一种明显的变化，但有时候，这类变换逐渐于像尘土一样细微的物品。假如约根森和他的研究精英团队是恰当的，她们的发觉很有可能便会颠复大家对太阳系行星的了解。但最先，她们务必搞清楚四十年来各种各样互相分歧的研究結果，并应对很多权威专家的提出质疑，在其中一位就是皇后乐队的顶尖吉他手布莱恩・梅，后面一种曾在 2007 年递交了一份与这种尘埃相关的硕士论文。

实际上，你很有可能不经意中早已见过了这种尘埃，或是最少见过他们所造成的实际效果：日出前或日落伍，黎明时分上面散发出独特的锥形光辉。

阿拉伯作家、科学家奥马尔・海亚姆在 1132 年的《鲁拜集》（Rubaiyat）一书中谈及说白了的“假黎明曙光”，很有可能是指这类状况，但其更适当的叫法应该是“黄道光”。到 20 新世纪 80 时代，生物学家依靠可以精确测量红外辐射的通讯卫星发觉，这种光来自于紧紧围绕太阳光转动的带条状粒子。她们觉得，这种粒子很有可能来源于行星，是他们在进到内太阳系行星时需释放出来的尘埃。“通讯卫星表明了黄道尘云的构造，”英国佛罗里达州高校的科学家斯坦利・德莫特说，“实体模型表明，他们与行星中间的撞击相关。” 德莫特是最开始明确提出黄道尘埃带始于行星的生物学家之一。

近期的研究弥补了该基础理论的别的空缺，包含陨星的奉献，但此外，这种研究也推进了一种表述，即这种星体将尘埃带到了内太阳系行星。约根森专家教授表明，他的研究精英团队很出现意外地颠复了这类表述，“这彻底是不经意的，大家本来在找寻其他物品”。

在找寻更小的行星的全过程中，约根森的精英团队设计方案了朱诺号四台追踪照相机中的一台，能够 拍攝一切发生在好几个图象中的星体，并跟踪其速率。当朱诺号在火星周边航行时，这台照相机运行；以后朱诺号再度飞近地球上，以得到逃离地球吸引力需要的速率，这类实际操作被称作“吸引力推动”或“引力弹弓效用”。随后，在飞到木星的中途，朱诺号再度历经火星。“大家对火星和地球上中间的地区开展了2次精确测量，”约根森说，“这种精确测量一直不断到木星。它是大家第一次可以开展那样的精确测量。”

在最开始的三个礼拜里，当探测仪越过研究精英团队预估会见到行星的地区时，却什么也没有发觉。随后，忽然间，发生了很多东西。这一发觉发布于2020年 3 月份的《地质工程研究杂志期刊》（Journal of Geophysical Research）。接着，约根森在 NASA 的一份申明里将该发觉叙述为如同“有些人在窗前颤动粘满尘土的餐桌布”。

过去了一段时间以后，研究工作人员才搞清楚自身见到的是啥；约根森乃至一度担忧照相机拍下的花纹是然料泄露的征兆。殊不知，当测算出这种物件的尺寸和速率后，她们发觉了更令人震惊的事儿：这种物件实际上是朱诺号太阳能发电太阳能电池板的细微残片，是遭受尘埃颗粒物髙速碰撞（每钟头 1.6 万多公里）后“释放出来”出去的。这种尘埃粒子的速率和尺寸都和组成黄道带的尘埃相对性应。因为尘埃粒子的挪动速率很快（每秒钟 5 到 40 千米），基本上不太可能被照相机捕获，因而研究工作人员根据他们所展现的撞击力来开展精确测量；从太阳能发电太阳能电池板上爆出的残片挪动得比较慢，因而更非常容易显像。

研究工作人员并沒有在地球上周边发觉尘埃，而当朱诺号进到木星的引力场时，这种粒子再度消失了。仅有当朱诺号挨近火星时，尘埃颗粒物才多起來。这种尘埃贴近环形的路轨方式也与火星路轨十分符合。“最初，大家对自身的数据信息持猜疑心态，”约根森说，“但不管大家怎样变换，大家都找不着别的选择项，只有觉得这种尘埃毫无疑问来源于火星系统软件。”

这一发觉实际意义重特大，一部分缘故取决于它是生物学家初次可以精确测量这种尘埃颗粒物在外太空中的遍布。与朱诺号极大的太阳能发电太阳能电池板对比，现阶段专业的尘埃回收器在规格上十分比较有限，因而对稀少的颗粒物结合不足比较敏感，他们一般统计分析的是更丰富、更小的星际帝国尘埃颗粒物，而不是朱诺号检测到的行星际帝国颗粒物。该发觉也很有可能更改科技界对黄道光来源于的的共识。约根森的精英团队开发设计了一个电子计算机实体模型来预测分析这片尘云所反射面的光源。NASA 戈达德太空探险管理中心的磁力计研究员伊丽莎白斯旺・麦克雷格尼是约根森此项研究的一同创作者，他表明，这一实体模型出示了“一种可预测性的直接证据，即大家准确地了解这种颗粒物在太阳系行星中是怎样运作的，及其他们始于哪里。”

不可置否，仍有一些重大问题并未获得处理。如同约根森以及共同编撰的者所强调的，最关键的一个难题是：宇宙空间尘埃到底是怎样抵达那边的？大家都知道，火星是一个黄沙漫天的星体，尘暴也十分普遍，但这种灰尘务必解决火星吸引力才可以彻底离去火星，生物学家都还没明确这类状况产生的准确体制。研究创作者推断，这种尘埃颗粒物很可能来源于火星的二颗通讯卫星，由于他们的吸引力较差。

但是，很多外太空尘埃权威专家依然不认可约根森的尘埃理论，在其中就会有布莱恩・梅，他在 20 新世纪 70 时代逐渐研究这一课题研究，但这时他也变成了皇后乐队的吉他手，做为星体科学家的职业发展被切断。布赖恩・梅在 2007 年重归天体物理学研究，在修读博士研究生期内致力于黄道带尘埃颗粒物的速率。他在荷兰科学网站 Videnskab 的一份简洁明了申明中强调：“有一个理论觉得，地球上所闻的黄道光的精细结构是因为小行星带中一些行星大家族组员中间的撞击造成的。朱诺号的这种数据信息并沒有比较严重挑戰这一理论。”

另一些权威专家则觉得该研究的确有独到之处，但也看到了在其中的不够。德莫特提出质疑此项研究沒有考虑到尘土的形状。NASA 生物学家约翰・波科尔尼说：“我们知道黄道云存有一个离散变量的构造，一切实体模型都务必对这类构造两者之间来源于中间的对应关系开展表述，但我没看出去。”他对这种数指称赞，称其是“一个关键的库，将在未来两年再次为学术界服务项目”，但他并不相信约根森的论述。

波科尔尼强调，朱诺号是平的，单边的太阳能发电太阳能电池板没法接受到来源于竖直或身后方位的尘埃颗粒物，这代表着它没法获得详细的繁杂尘埃自然环境；他还觉得，研究创作者无法将她们的实体模型与目前实体模型开展较为。“在沒有一切宣布实体模型的状况下，现在我只有猜想，但我看不出来火星或其周边造成的尘埃可以表述各种各样与尘埃有关的状况，”波科尔尼说，“我不知道有哪些体制能够 造成保持黄道带尘埃云现阶段样子需要的很多尘埃，或是保持其一小部分样子需要的尘埃。我们在火星上面有数据漫游车，也是有绕火星路轨运作的通讯卫星，但也没有检测到一切能造成尘埃起飞的主题活动。”

虽然波科尔尼仍持猜疑心态，但他认可，如果有直接证据适用，约根森的基础理论将更改这一行业。他写到：“我彻底适用新的颠覆性念头，由于那将促进该行业和人们往前发展趋势，但每一项发觉都必须历经科技界的充足论述和细心核查。假如约根森博士研究生的发觉是恰当的，我能觉得极其兴奋。这将意味着大家行业一个重特大的思索方式更改。但现阶段，我本人还没有办法将火星尘埃列入基础理论，最少现阶段沒有。”

针对约根森来讲，他觉得一些差别可以用新的数据来源来表述，他也认可，当一种新基础理论与不可动摇的了解相分歧时，对其造成抵触是很当然的。他说道：“以往 40 年以来的一个的共识是，这种尘埃来源于小行星带。但大家务必记牢，这一见解源于于地球上的望眼镜或环绕地球路轨的通讯卫星所得到的精确测量結果。大家第一个离开了出来，对小行星带是不是存有尘埃开展了具体认证。大家惹怒了很多人。”

但是，即便是批判者，也看到了这种发觉对将来探测仪应当如何配置的实际意义。为了更好地缓解净重，NASA 为一些探测仪 —— 例如方案2020年秋季发送的露西号（Lucy）探测仪 —— 配置了尽量薄的太阳能发电太阳能电池板和别的机器设备。但充分考虑朱诺号检测到的尘埃颗粒物的尺寸和速率，这可能是一个不正确的对策。约根森表明，这种探测仪必须的是“一件防弹衣”。

德莫特觉得，从这一实际意义上说，这种发觉“肯定是一个范式转变”。波科尔尼表明赞成，他说道：“我十分赞成约根森的结果。任何人都想把航天飞机造得尽量轻，以节约仪器设备花费，因而在每一项室内空间每日任务中，评定适度的安全防护和缓解危害的计划方案全是不可或缺的一部分。将来每日任务里将选用更高、更强的太阳能电池板阵，到时候毫无疑问要充分考虑太阳系行星中髙速尘埃粒子的碰撞，这类碰撞十分经常，在所难免。”

约根森觉得，应用行星跟踪照相机来评定尘埃的部位，有朝一日也许能为探寻合适定居的系外行星开拓新的概率。直至近期，生物学家在检测适用性命的汽体层面一直进度不如意，由于她们觉得尘埃云的范畴会阻拦检测。2020年 2 月，迪拜第一枚火星探测仪“希望号”（Al-Amal）到达火星。现阶段，约根森的精英团队正忙碌从该探测仪的行星跟踪照相机上搜集新数据，并与稍早 NASA 的一个木星每日任务中搜集到的数据信息开展较为。此外，约根森也热烈欢迎研究者对其明确提出的范式转变多方面指责。“（这类变化）务必具备趣味性，”他在提到别的研究者的建议时表示，“不然，就沒有快乐了。”