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太阳系的宇宙尘埃从何而来

我们在日出或日落时所看到的辉光其实是宇宙尘埃引起的效果。几十年来，天文学家一直认为这些尘埃来自小行星，但现在他们不那么确定了。
一开始，丹麦技术大学的约翰?雷夫?约根森并没有想要彻底改变科学界对宇宙尘埃的理解。事实上，这位天体物理学家甚至没想着寻找这些尘埃。2011 年，他说服美国国家航空航天局（NASA）的合作者为朱诺号（Juno）探测器添加第 4 个摄像头，希望以此来统计那些因体积太小而无法被望远镜探测到的小行星的数量。
太阳系的宇宙尘埃从何而来
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▲ 朱诺号木星探测器
朱诺号是围绕木星运转的太空探测器，于 2011 年 8 月 5 日发射，预计将于 2021 年至 2022 年结束观测任务，以受控方式坠入木星大气层。令约根森意外的是，朱诺号相机所探测到的颗粒要比小行星尘埃小得多，只有不到 80 微米宽，甚至比人类头发的直径还小。更奇怪的是这些尘埃的起源。这些微小的颗粒似乎来自火星，这与我们对宇宙尘埃的了解大相径庭。
通常而言，思考模式的转换是一种显著的转变，但有时，这种转换开始于像灰尘一样微小的东西。如果约根森和他的研究团队是正确的，他们的发现可能就会颠覆我们对太阳系的理解。但首先，他们必须弄清楚四十年来各种相互矛盾的研究结果，并面对许多专家的质疑，其中一位便是皇后乐队的首席吉他手布莱恩?梅，后者曾在 2007 年提交了一份与这些尘埃有关的博士论文。
太阳系的宇宙尘埃从何而来
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事实上，你可能无意中已经见过了这些尘埃，或者至少见过它们所产生的效果：日出前或日落后，地平线上会发散出奇特的圆锥形光芒。
波斯诗人、天文学家奥马尔?海亚姆在 1132 年的《鲁拜集》（Rubaiyat）中曾提及所谓的“假黎明”，可能就是指这种现象，但其更恰当的称呼应该是“黄道光”。到了 20 世纪 80 年代，科学家借助能够测量红外辐射的卫星发现，这些光来自于围绕太阳旋转的带状粒子。他们认为，这些粒子可能来自小行星，是它们在进入内太阳系时所释放出的尘埃。“卫星揭示了黄道尘云的结构，”美国佛罗里达大学的天文学家斯坦利?德莫特说，“模型显示，它们与小行星之间的碰撞有关。” 德莫特是最早提出黄道尘埃带起源于小行星的科学家之一。
最近的研究填补了该理论的其他空白，包括彗星的贡献，但与此同时，这些研究也巩固了一种解释，即这些天体将尘埃带入了内太阳系。约根森教授表示，他的研究团队很意外地颠覆了这种解释，“这完全是偶然的，我们原本在寻找别的东西”。
在寻找更小的小行星的过程中，约根森的团队设计了朱诺号四台跟踪相机中的一台，可以拍摄任何出现在多个图像中的天体，并追踪其速度。当朱诺号在火星附近飞行时，这台相机启动；之后朱诺号再次飞近地球，以获得逃离地球引力所需的速度，这种操作被称为“引力助推”或“引力弹弓效应”。然后，在飞往木星的途中，朱诺号再次经过火星。“我们对火星和地球之间的区域进行了两次测量，”约根森说，“这些测量一直持续到木星。这是我们第一次能够进行这样的测量。”
在最初的三个星期里，当探测器穿过研究团队预计会看到小行星的区域时，却什么也没有发现。然后，突然之间，出现了很多东西。这一发现发表于今年 3 月份的《地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）。随后，约根森在 NASA 的一份声明中将该发现描述为就像“有人在窗外抖动沾满灰尘的桌布”。
【太阳系的宇宙尘埃从何而来】太阳系的宇宙尘埃从何而来
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过了一段时间之后，研究人员才明白自己看到的是什么；约根森甚至一度担心相机拍到的条纹是燃料泄漏的迹象。然而，当计算出这些物体的大小和速度后，他们发现了更令人吃惊的事情：这些物体其实是朱诺号太阳能电池板的微小碎片，是受到尘埃颗粒高速撞击（每小时 1.6 万公里）后“释放”出来的。这些尘埃粒子的速度和大小都与构成黄道带的尘埃相对应。由于尘埃粒子的移动速度极快（每秒 5 到 40 公里），几乎不可能被相机捕捉到，因此研究人员通过它们所呈现的冲击力来进行测量；从太阳能电池板上掉落的碎片移动得较慢，因此更容易成像。
研究人员并没有在地球附近发现尘埃，而当朱诺号进入木星的引力场时，这些粒子再次消失了。只有当朱诺号靠近火星时，尘埃颗粒才多起来。这些尘埃接近圆形的轨道模式也与火星轨道非常吻合。“起初，我们对自己的数据持怀疑态度，”约根森说，“但无论我们如何转换，我们都找不到其他选项，只能认为这些尘埃肯定来自火星系统。”

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