太陽系外物質(zhì)是人類目前唯一能獲得的其他恒星物質(zhì)。當(dāng)新星、超新星、紅巨星以及漸近線巨星等各種恒星演化至晚期時(shí)，其噴出物凝聚形成的塵埃顆粒（即太陽系外物質(zhì)）與氣體一起構(gòu)成了太陽星云，從而演化出太陽系。絕大部分塵粒在太陽星云的演化階段、行星和小行星的形成過程中被均一化，只有極少量顆粒被保存在最原始的球粒隕石中。殘存的太陽系外物質(zhì)具有與太陽系完全不同的同位素組成，成為不同恒星核合成過程的實(shí)驗(yàn)制約，它的礦物學(xué)特征還提供了恒星演化晚期的物理化學(xué)環(huán)境信息。
不同化學(xué)群球粒隕石采集了太陽星云不同區(qū)域的樣品。碳質(zhì)球粒隕石形成于強(qiáng)氧化條件，可能遠(yuǎn)離太陽；頑輝石球粒隕石形成于極端還原條件，很可能最靠近太陽。自1990年首次發(fā)現(xiàn)太陽系外石墨顆粒以來，其研究主要集中于Murchison和Orgueil等碳質(zhì)球粒隕石。因此，如能發(fā)現(xiàn)并研究頑輝石球粒隕石中的太陽系外石墨顆粒，則可通過與碳質(zhì)球粒隕石的工作進(jìn)行對(duì)比，獲得它們?cè)谔栃窃频目臻g分布。但是，原始的頑輝石球粒隕石極為稀少，并且保存有太陽系外顆粒的細(xì)粒基質(zhì)含量極低，這些困難阻礙了該類隕石中太陽系外石墨顆粒的發(fā)現(xiàn)。
中科院地質(zhì)地球所地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐于晨博士與合作導(dǎo)師林楊挺研究員等利用高空間分辨的納米離子探針，對(duì)我國已知最原始的頑輝石球粒隕石——清鎮(zhèn)（EH3）開展研究。他們通過對(duì)清鎮(zhèn)隕石低密度富碳分選物進(jìn)行C、O、Si等同位素圖像分析，發(fā)現(xiàn)了18顆太陽系外石墨顆粒，它們具有特征的球狀形態(tài)，直徑1 - 3.5 mm。以此為依據(jù)，利用場發(fā)射掃描電鏡，從富碳分選物的其他部分挑選了58顆球狀石墨，并基于激光拉曼光譜，劃分其結(jié)晶程度。通過對(duì)這些球狀石墨的離子探針分析，確認(rèn)了其中23顆具有明顯的同位素異常，同樣屬于太陽系外顆粒。這些發(fā)現(xiàn)首次證實(shí)頑輝石球粒隕石存在太陽系外石墨顆粒。
他們根據(jù)這些太陽系外石墨顆粒的C、O、Si等同位素組成，確認(rèn)其源區(qū)包括超新星、AGB星等。它們?cè)谛蚊?、結(jié)晶程度上有一定相關(guān)性，如絕大多數(shù)顆粒表現(xiàn)為花椰菜型（Cauliflower）形貌和較高的IntD/IntG值（即結(jié)晶程度較低），可能反映了不同恒星來源的石墨顆粒形成條件的差異。通過與碳質(zhì)球粒隕石中相同密度的太陽系外石墨顆粒進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谛蚊?、結(jié)晶程度、以及C、O和Si等同位素組成上都十分相似，表明太陽系外石墨顆粒在太陽星云中的分布可能是均勻的。
圖1 NanoSIMS對(duì)富碳分選物進(jìn)行同位素圖像分析，發(fā)現(xiàn)同位素極為異常的太陽系外石墨顆粒（左側(cè)）；對(duì)挑選的球狀石墨顆粒進(jìn)行NanoSIMS分析，確認(rèn)部分顆粒的同位素組成表現(xiàn)為太陽系外顆粒（右側(cè)）
圖2 清鎮(zhèn)隕石中太陽系外石墨顆粒表現(xiàn)為洋蔥型（Onion）、洋蔥-花椰菜型（Onion-cauliflower）與花椰菜型（Cauliflower）的形貌以及disordered、glassy和kerogen型的拉曼光譜；并與碳質(zhì)球粒中的顆粒在形貌、結(jié)晶程度、以及C、O和Si等同位素組成上進(jìn)行對(duì)比，推測太陽系外石墨顆粒在太陽星云中可能均勻分布
以上研究成果近期發(fā)表在國際知名天文期刊The Astrophysical Journal上（Xu et al. The First Discovery of Presolar Graphite Grains from the Highly Reducing Qingzhen (EH3) Meteorite. The Astrophysical Journal, 2016, 825(2): 111, doi:10.3847/0004-637X/825/2/111）。