有多少宇宙塵埃落在地球上？

有多少宇宙塵埃落在地球上？
　　每一天，太空垃圾和天體碎片都像雨點一樣持續地落在我們的行星表面。其中很大一部分岩石和金屬塊都會經曆最富戲劇性的過程，它們將化作一道肉眼可見的火焰撕裂大氣層。但是其中只有極小一部分能夠作為隕石抵達地表。事實上，大部分落在地表的天外來客都是亞毫米尺寸的塵埃粒子，被稱為微小隕石（micrometeorites），它們非常難以追蹤和量化。
　　在一項發表於《地球與行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters）的研究中，科學家測量了南極洲大陸上累積的微小隕石。由於極地地區相對孤立，整體環境又很穩定，因此這種終年積雪的地區成了研究微小隕石的熱點區域。另外，地球上其他地區的物質很難抵達這裏，因此這片區域所聚集的宇宙塵埃受到地球物質汙染的概率也極低。值得注意的是，宇宙塵埃會依次落入不同年份的積雪中，科學家剛好可以借此反推特定塵埃的落地時間。
　　雖然在南極或北極都可以開展這類研究，但是“南極是目前為止最好的研究地點，因為那裡被海洋環繞——完全孤立於其他大陸，” 法國索邦大學天體化學家讓·迪普拉（Jean Duprat，這項研究的共同作者）說。
　　法國-意大利康科迪亞研究站位於南極洲圓頂C（Dome C）地區。在過去20年的3個野外季節里，杜普拉特和同事一直在這個研究站附近收集微小隕石樣本。巴黎薩克萊大學的博士生朱利安·羅哈斯（Julien Rojas，這項研究的主要作者）說，這片地區降雪很少，他們可以在一個采樣點採集到橫跨數十年的微小隕石沉積物，而不需要融化大量的冰層。為了避免研究站中的人類活動對樣品產生影響，研究人員使用了1995年以前的雪層——這個時間比在圓頂C地區初次開展研究項目的時間還早一年。
　　最後，科學家分離並分析了超過2000個塵埃粒子。宇宙塵埃通常有幾個典型特徵——比如，粒子呈球狀（在進入大氣層的過程中融化所致），或者化學同位素的比值異常。研究人員的分析表明，在抵達地球表面的宇宙塵埃中，超過60%很可能源自“木星族”彗星，也就是在這顆巨大行星引力影響下被束縛住的、軌道週期不到20年的一類彗星。另外有20%的塵埃最有可能來自火星和木星之間的小行星帶。“來自彗星的塵埃比來自小行星帶的塵埃更鬆軟。”羅哈斯說，另外，來自彗星的物質中，有機物含量往往也更豐富。
　　行星科學家、美國航空航天局（NASA）宇宙塵埃收集館館長馬克·弗里斯（Marc Fries，並未參與這項研究）表示小行星通常是結合非常緊密和堅硬的塊體，無論是大塊的小行星還是碎片，都會以隕石的形式抵達地球表面，而彗星的鬆散物質則很容易分散成宇宙塵埃。“對於來自彗星的有機質而言，其中有很大一部分以揮發分的形式被帶到了地球的表面，包括水、碳以及其他的物質，它們對生命誕生之前的化學環境和生命起源本身都至關重要，”弗里斯說，“認識這些粒子的組成形式，能讓我們大致瞭解內太陽系天體（尤其是那些小型天體）的物質組成。”
　　根據圓頂C地區的年降雪記錄推斷出的年份進行校準後，科學家將獲取的宇宙塵埃丰度數據應用到全球範圍，進而推測每年有4000噸到6700噸宇宙塵埃落到地球上（最好的估算結果為5200噸）。
　　美國海軍研究實驗室的地質學家凱特·伯吉斯（Kate Burgess，並未參與這項研究）對這項研究工作印象深刻，但她警告說，這樣的估算結果還不能作為最終結果。“要計算全球的情況，就意味著要獲取足夠多的粒子數，這樣才能得到足夠好的統計數據，以此消除在估算過程中可能出現的各種統計誤差。這當中還有很多工作需要做。”她解釋道。值得注意的是，來自彗星等瞬時來源的塵埃數量還會隨時間波動。儘管如此，伯吉斯還是稱讚這項研究對微小隕石積累所需時間的估算比之前的一些研究更為嚴格。
　　撰文 | 莎拉·德魯安（Sarah Derouin）
　　翻譯 | 施懌
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