了解塵埃顆粒如何在星際氣體中形成可以為天文學(xué)家提供重要的見(jiàn)解，并幫助材料科學(xué)家開(kāi)發(fā)有用的納米顆粒。

實(shí)驗(yàn)室和火箭載研究揭示了在太陽(yáng)系形成之前星際塵埃顆粒如何形成的新見(jiàn)解。北海道大學(xué)的研究人員以及日本和德國(guó)的同事在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表的研究結(jié)果也可能幫助科學(xué)家以更有效和環(huán)保的方式制造具有有用應(yīng)用的納米顆粒。

這些“前太陽(yáng)”顆粒可以在落到地球上的隕石中找到，這使得實(shí)驗(yàn)室研究揭示了它們形成的可能路線。

“正如雪花的形狀提供了高層大氣溫度和濕度的信息一樣，隕石中太陽(yáng)前顆粒的特征限制了它們可能形成的恒星氣體流出的環(huán)境，”北海道團(tuán)隊(duì)的Yuki Kimura解釋說(shuō)。然而，不幸的是，事實(shí)證明很難確定形成由碳化鈦核心和周圍石墨碳地幔組成的晶粒的可能環(huán)境。

更好地了解可能形成顆粒的恒星周圍環(huán)境對(duì)于更多地了解星際環(huán)境至關(guān)重要。反過(guò)來(lái)，這可能有助于闡明恒星如何演化，以及它們周圍的物質(zhì)如何成為行星的基石。

晶粒的結(jié)構(gòu)似乎表明，它們的碳化鈦核心首先形成，然后被一層厚厚的碳層覆蓋在太陽(yáng)之前形成的恒星氣體流出的更遠(yuǎn)區(qū)域。

該團(tuán)隊(duì)探索了可能在實(shí)驗(yàn)室建模研究中重現(xiàn)晶粒形成的條件，這些條件以晶粒成核理論工作的指導(dǎo) - 從微小的原始斑點(diǎn)形成晶粒。這項(xiàng)工作通過(guò)在亞軌道火箭飛行經(jīng)歷的微重力時(shí)期進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)而得到加強(qiáng)。

結(jié)果提供了一些驚喜。他們認(rèn)為，這些顆粒最有可能形成于研究人員所謂的非經(jīng)典成核途徑：傳統(tǒng)理論無(wú)法預(yù)測(cè)的一系列三個(gè)不同步驟。首先，碳形成微小的、均勻的原子核;然后鈦沉積在這些碳核上，形成含有碳化鈦的碳顆粒;最后，數(shù)以千計(jì)的細(xì)顆粒融合形成顆粒。

“我們還建議，在太陽(yáng)系發(fā)展后期形成的其他類型的前太陽(yáng)和太陽(yáng)顆粒的特征可以通過(guò)考慮非經(jīng)典成核途徑來(lái)準(zhǔn)確解釋，例如我們工作所建議的那些，”木村總結(jié)道。

這項(xiàng)研究可以幫助理解遙遠(yuǎn)的天文事件，包括巨星，新形成的行星系統(tǒng)以及圍繞其他恒星的外星太陽(yáng)系中的行星大氣層。但它也可能幫助地球上的科學(xué)家更好地控制他們正在探索的納米粒子，用于許多領(lǐng)域，包括太陽(yáng)能，化學(xué)催化，傳感器和納米醫(yī)學(xué)。因此，研究隕石中微小顆粒的潛在影響范圍從地球的未來(lái)工業(yè)到我們所能想象的遙遠(yuǎn)。

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