科学家们在著名的《天体物理学杂志》上发表了一项突破性发现，他们在一块古老的地外陨石中发现了一种罕见的尘埃粒子，为我们揭示太阳系外恒星的起源提供了新的线索。在科廷大学攻读博士学位期间，研究小组在 LPI 大学空间研究协会的妮可-内维尔博士的带领下，利用原子探针断层扫描技术对尘埃粒子进行了细致的分析，以极高的精度深入研究了尘埃粒子的原子组成。
研究人员从ALH 77307中发现了一种地外陨石，其25Mg同位素组成是迄今为止在硅酸盐中测得的最高值（δ25Mg= 3025.1‰ ± 38.3‰）。它的同位素组成对目前的恒星模型提出了挑战，镁、硅和氧的模型显示与超新星（SN）中的形成最为接近，在超新星前阶段发生了氢摄取。原始天体材料中的前极粒保留了整个恒星演化过程和环境变化的记录。然而，由于前极性硅酸盐的平均粒度（150纳米）、对萃取剂的敏感性以及仪器限制等原因，研究这些记录具有一定的挑战性。
研究人员首次对来自氢燃烧SN的前极硅酸盐进行了详细的地球化学研究，研究以三维的方式进行，没有对分析体积造成任何影响，而且空间分辨率达到了前所未有的水平（<1 nm），这对于约束最近提出的恒星环境中发生的物理和化学过程至关重要。根据研究结果推断：(i) 在冷凝过程中的压力和温度条件下，地外陨石晶格兼容的重元素是在一个贫乏的环境中冷凝；或 (ii) 在前SN阶段接近尾声时的有限混合期间，或在坍缩过程中，不同气体成分的局部区域迅速形成。
原子探针层析成像技术是一种将样品分解为原子结构并进行三维重建的仪器，可以精确地获得样品中每个原子的 x、y、z 坐标。它可以测量元素周期表中除惰性气体之外的所有离子，空间分辨率为亚纳米级，探测极限为 10 ppm。该仪器是该领域的新产品，Nevill 博士是首批将其用于行星科学的人员之一。
对氢燃烧超新星形成的粒子进行原子探测分析。这张三维"原子地图"显示了在样本中探测到的两种镁同位素，粒子中的硅原子和氧原子显示为较小的球体。这项工作依赖于原子探测器对镁的单个同位素进行计数的能力，从而可以测量同位素比。图片来源：科廷大学地球科学原子探针设施 David Saxey
Nevill博士解释说："结果简直出乎意料，因为这是迄今为止在前olar硅酸盐晶粒中发现的最高镁异常。这些结果对当前的天体物理模型提出了挑战，表明在我们尚未完全了解的恒星环境中正在发生一些过程。"
这种极端的镁元素异常目前只能用最近发现的一种恒星--氢燃烧超新星来解释。作为首次对来自氢燃烧超新星的前极粒进行的已知详细化学研究，该结果揭开了人们对氢燃烧超新星及其演化条件的新认识。
此外，这一重大发现标志着首次使用原子探针断层扫描技术对太阳系前硅酸盐进行研究，这是地球化学和地质年代研究中空间分辨率最高的技术。原子探针扩大了每个前极晶粒体积可测量同位素的范围，达到了帮助我们了解这些恒星如何形成所必需的新的详细程度。
编译来源：ScitechDaily