隕石鑽石中稀有氣體的秘密

發現於原始隕石中的鑽石顆粒,很可能是形成於太陽系形成之前,因此隱藏於鑽石顆粒之中的稀有氣體,便成為探索太陽系形成早期的重要線索之一,而這些稀有氣體之所以能夠進入鑽石顆粒之中,則可能和離子注入(ion implantation)有所關連。

發現於原始隕石之中的鑽石顆粒非常細微,只有大約2.6奈米(nm)左右,僅僅相當於1000個碳原子的大小而已。根據鑽石顆粒中所含有的稀有氣體(主要是Xe)推測,這些鑽石顆粒可能是來自於超新星的爆炸。由於在以不同溫度加熱時,隕石鑽石的顆粒便會釋放出不同的同位素化合物,暗示著這些化合物有著不同的來源。

至於這些稀有氣體究竟是如何進入隕石鑽石之中的呢?其中一種說法是在這些鑽石顆粒形成當時,便將這些氣體捕獲;但是Koscheev等人則認為是離子注入(ion implantation)的機制所造成,他們在實驗室中以奈米鑽石(4nm)從事實驗發現,注入的同一種同位素化合物會同時在奈米鑽石以低溫及高溫加熱時釋放出來,這和隕石鑽石顆粒在被加熱時,稀有氣體釋放峰值的溫度有兩個相符合,至於不同氣體的存在則可能是由於不同時間(或地點)均發生了離子注入的情形所致。

至於這些稀有氣體的存在與含量,究竟代表宇宙中發生過甚麼樣的事件?相信仍是我們追求的目標吧!

參考來源:

* A. P. Koscheev, M. D. Gromov, R. K. Mohapatra & U. Ott : History of trace gases in presolar diamonds inferred from ion-implantation experiments;Nature 412, 615-617(2001)

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