宇宙与尘埃

周志宏

灰尘无处不在

在我们的周围充斥着各种灰尘，它带来许多烦恼，因为我们不得不时常打扫，否则这些灰尘可能影响到我们的健康。

我们屋子里的灰尘包罗万象，从随风而来的各种土壤的细小颗粒、火山喷出的地下物质、野火燃烧产生的烟尘碳粒、烟囱和汽车排气管排放的固态污染物、植物的花粉，到我们毛发的碎屑、因死亡而脱落的皮肤细胞、衣服和纸张的纤维、塑料袋分解后的微粒等等，可以说五花八门应有尽有。

跳出地球的大气层，太阳系的空间里有没有灰尘呢？当然有，不仅是有，太阳系里的灰尘绝不比地球上的少。

天文爱好者都知道黄道光。黄道光的最佳观测时间是在春天日落之后的黄昏和秋天日出之前，这时候黄道光与地平线形成一个陡峭的角度。由于它的光线太过微弱，月光或地面的光污染都会令其黯然失色，使人看不见它。

黄道光是太阳附近的星际尘埃散射阳光产生的天文现象，说明在我们与太阳之间除了金星、水星和一些小行星外并非空无一物，这里还存在有大量的气体分子和灰尘颗粒。事实上这些行星际尘埃充满着整个太阳系，从太阳表面直到遥远的奥尔特云，到处都有它们的身影。

如果我们走得更远一点，飞出太阳系，在浩瀚的银河之中会有灰尘吗？当然有。银河系里除了数十亿颗恒星和行星外，还广泛分布着许多星云，这些星云是气体和星际尘埃的混合体，当它们聚拢在一起时，会诞生出新的恒星和行星，其中或许就有一颗新的地球和地外生命。

不仅是银河系，天文学家们发现在其他星系内部，以及在星系之间看似虚空的广袤空间里，依然分布着大量的星尘。由此，我们可以知道，灰尘不仅仅存在于我们身边某些打扫不到的角落里，它更是整个世界和宇宙的一部分，它与我们有密切且不可分割的关系。

灰尘从哪里来？

我们房间里的灰尘大多来自我们的身体、衣服被褥或其他用品，太阳系和宇宙中的那么多灰尘从哪里来？这是一个有趣的问题。

首先，“宇宙大爆炸”理论认为，咱们的宇宙本身就来自一粒灰尘——一粒极小极小、小到看不见的微尘，它被称为奇点。在大约138亿年前，这个有着无限密度和无限温度的灰尘瞬间发生爆炸，压力的释放形成了空间和空间中无数个粒子;这些粒子因为极高的温度相互碰撞组合，渐渐演变成更大的原子和尘埃;原子和尘埃聚拢在一起形成最原始的恒星，恒星从生长到死亡的过程中形成了更大的原子，然后通过爆炸将这些原子和灰尘抛洒到太空中;如此循环，便形成了我们今天看到的宇宙。

按照“宇宙大爆炸”理论，宇宙就是一个从灰尘中来，再到无数灰尘中去的过程。在这个反复进行的循环中，产生了黑洞、星系、星云、恒星、行星和地球上的你我。是不是很神奇？

最大的恒星只能生产出碳、氧、镁和铁等轻元素，而超新星爆炸制造了所有比铁更重的元素，在星云的尘埃中，所有这些元素交错混合在一起，当条件合适时，它们中的一部分会因为引力而发生碰撞、聚集，形成新的星球。与宇宙中其他星球一样，我们的太阳和地球就是由这样一些星际灰尘聚集而成的。

我们前面提到的黄道光是由黄道带聚集的灰尘散射太阳光形成，这些灰尘也是大爆炸的直接结果吗？其实并不是，天体物理学家们通过对这些太空尘埃的分析后认为，太阳系里漂浮着的固体灰尘99% 以上都很“年轻”，它们大多只有十几亿年的历史。這些灰尘是由小行星、行星碰撞而飞散到太空中的细小粉尘，还有一些是彗星挥发到空间中的细小颗粒。它的尺寸范围介于10～300微米之间，大部分质量约在150微克。

太空中的灰尘是什么样子的？

科学家们一直对太空中的灰尘充满着好奇。这种好奇心是有道理的，因为它们都有很悠久的历史，研究太空灰尘可以窥探太阳系形成的历史、宇宙中原始矿物质的生成、有机物是怎么产生的，甚至为生命的起源寻找到蛛丝马迹。

尽管每年有数千吨宇宙尘埃穿过大气层到达地球表面，但它们实在是太细小了，我们很难分辨落在窗台上的尘土中哪一颗来自附近的工地，哪一粒来自遥远的太空。

1999年，NASA（美国航空航天局）向太空发射了一颗名为星尘号的飞船，目的是收集Wild-2彗星散发出来的尘埃物质并将样本带回地球。2014年，科学家宣布他们从星尘号返回舱的样本盒子里发现了10个颗粒物，其中小的有0.1毫米，最大的有1毫米，另外在收集器的凝胶中至少嵌入了100万个细微的灰尘斑点。

这些太空灰尘都是些什么东西呢？与地球上一样，它们大多是些硅酸盐和碳酸盐颗粒;其中还有硫化铁和硫化铜矿物，证明了彗星中必须存在过液态水，因为这两种矿物的形成离不开水;科学家们甚至还发现了大量有机化合物，其中包括两种含氮的有机物和脂族碳氢化合物，这说明形成地球生命的基础物质早在太阳系形成的过程中就已经在太阳星尘中存在了。

灰尘带给我们的，不只有烦恼

当你再一次拿起扫帚开始打扫房屋时，你应该知道，灰尘带给我们的并不只是烦恼。事实上它是我们这个世界、包括你我在内万千生命形成的必要条件之一。

不仅如此，就连那些我们深恶痛绝的沙尘暴，也是有害有利的呢！沙尘暴多发端于干旱的地区，强风将干燥的沙尘和土壤吹到空中，通过大气的运输作用将这些灰尘搬运到很远的地方。当这些携带着沙漠丰富营养物质的灰尘重新降落到地面，它会为中美洲和南美雨林带来天然的肥料、促进了东南亚地区农作物的生长、为黄土高原带来新鲜的土壤，还为海洋生物提供了大量的铁和其他矿物质。

灰尘在日常生活中是令人讨厌的东西，大家都想远离灰尘，它会令我们过敏、让我们生病。我们不喜欢灰尘，但又不得不生活在灰尘里，因为它们无处不在。灰尘不仅存在于房屋的各个角落，它还遍布地球、太阳系、银河系和其他所有星系，甚至我们认为空无一物的浩瀚太空中也无处没有灰尘，它们就是这个世界不可分割的一部分。