傳統(tǒng)的天文學(xué)家-看著星系和恒星的人-他們討厭塵埃，”位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家納斯說。“這就是阻礙他們前進(jìn)的東西。”

就像塵埃堆積在床下一樣，宇宙塵埃很難避免。Nuth說：“從這里到任何地方，大約占全部東西的2%。”但這并不會一無所有地占用所有空間。

灰塵凝結(jié)成小行星和行星。巨大的塵埃云可以攜帶來自垂死恒星的氣體使新恒星受精。圍繞年輕行星的塵?？梢允顾鼈儽３譁嘏?，從而為水的收集和有機(jī)分子的形成提供了表面。但是，是否會產(chǎn)生這些影響，僅取決于如何以最小的規(guī)模構(gòu)造這些微小的塵埃顆粒。

這就是為什么Nuth發(fā)射“確定未知但有意義的特征”(或DUST探測火箭)的原因。該火箭將由美國宇航局和日本宇航局共同合作，進(jìn)行短暫的太空飛行，將實驗室設(shè)備運(yùn)送到零重力環(huán)境中。Nuth和他的團(tuán)隊將在那里建立自己的塵埃顆粒，希望闡明這些微小斑點在我們宇宙中扮演的巨大角色。DUST首次從新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場發(fā)射的機(jī)會始于2019年10月7日。

揚(yáng)塵

盡管很普遍，但不容易形成宇宙塵埃。當(dāng)單個原子碰撞并彼此粘附時，會產(chǎn)生塵粒。但是在太空中，直接碰撞很少發(fā)生(形成塵埃的空間密度比海平面的空氣低27億倍)。即使原子碰撞，它們也可能不會粘住。在先前的實驗中，Nuth發(fā)現(xiàn)，鋅原子之間每發(fā)生100,000次碰撞，只有三個會粘附在正在生長的塵埃晶體上。

一旦幾個原子擠在一起，就會出現(xiàn)搖擺不定的類似疊疊樂的塔。納斯說：“您正在上升不穩(wěn)定的階梯。”“小集群真的想分崩離析。”但是，如果您可以在所有側(cè)面上包圍足夠多的原子，那么系統(tǒng)將開始穩(wěn)定。您的塵粒越來越大。

塵粒自身碰撞時，事情才變得有趣起來。如果它們像雪一樣堆積成雪球，它們對光或熱的反應(yīng)就不會太大。但是，如果將它們鏈接成花邊狀，類似雪花的結(jié)構(gòu)，它們會做得更多。這種結(jié)晶的塵埃聚集物像帆一樣捕捉星光，將氣體從一顆恒星旋轉(zhuǎn)到另一顆恒星。它們還散發(fā)熱量，有可能改變其所覆蓋行星的命運(yùn)。Nuth說：“如果您的成長中的星球被塵土覆蓋的毯子包圍著，那與沒有熱土的環(huán)境是不同的。”“灰塵影響行星的生長方式。”

但是，這些塵埃顆粒如何形成和聚集在一起的方式仍不為人所知。弄清楚這一點可能會為整個空間物理學(xué)帶來重大回報。

收集灰塵

到目前為止，Nuth已經(jīng)在實驗室完成了大部分工作，但是地球的重力施加了嚴(yán)重的限制。他的實驗需要將材料加熱到超過華氏1000度。但是，如此高的溫度會產(chǎn)生對流，即烤箱中發(fā)生的空氣攪動，這在深空不會發(fā)生。Nuth說：“要測量塵粒的生長，我們需要一個恒定的環(huán)境。”為此，您需要去微重力。

Nuth與他以前的日本北海道大學(xué)博士后木村由紀(jì)(Yuki Kimura)合作，將實驗室設(shè)備發(fā)射到太空。由木村設(shè)計的有效載荷重約330磅。木村說：“它的大小大約相當(dāng)于一輛小型摩托車。”

在內(nèi)部，涂有硅酸鎂(可能是灰塵顆粒)的一組金屬線正在等待發(fā)射。火箭進(jìn)入太空并經(jīng)歷微重力后，金屬絲就會發(fā)熱，原子和分子會擴(kuò)散出去。有些會碰撞，粘住并開始形成塵粒;反之，其他人不會。利用光譜學(xué)和其他方法，DUST實驗將測量谷物何時開始生長并連接在一起形成聚集體，并指出它們在什么溫度和密度下表現(xiàn)最佳。然后，有效載荷將落回地球以進(jìn)行進(jìn)一步分析。