宇宙尘（Cosmic Dust）是外空存在的微流星体——尘粒，质量为10-13～0.1 g，大多是0.1μm以下的，少部分是恒星尘（恒星遗留物颗粒），它们虽然微小，但“见微而知著”，可以揭示天体尤其太阳系形成演化的重要线索。为此，人们采用多种技术方法来研究宇宙尘。早在100多年前，人们发现格陵兰冰雪中带磁性的微铁尘与铁陨石成分相当，后来在海底软泥中找到宇宙尘。近几十年来，科学家广泛地从极地冰、海底沉积物、古地层乃至花岗岩中、大气和太空收集宇宙尘样品。有些样品（尤其高空收集10μm以下的）是原样的行星际尘（微陨石）（见图7-69），很多样品则是流星体在大气中烧蚀的产物。现代精密分析技术可测定宇宙尘样品的元素和化学成分、矿物成分和结构等性质，可以鉴别宇宙尘与地球上的微尘（火山灰，火箭烧蚀物等）。质量较大的宇宙尘密度较小，其结构是多孔和易碎的、也有平滑和较密的；而极微小的粗粒尘是密度大的、可能是原来集合体分离的矿物微粒。
图7-69 多孔的（左）和光滑的行星际尘显微像（右）
每天有多少宇宙尘陨落到地球？各人估算结果不同，一般认为约5～300 t。宇宙尘的空间数密度N随日心距R呈幂律式分布：N（R）∝R-K，在不同R范围的K值不同（1～1.5）。国际红外卫星（IRAS）发现小行星带及彗星轨道附近存在尘埃环。宇宙尘的寿命远小于太阳系年龄。于是就有宇宙尘的补充来源问题。研究表明，宇宙尘的主要来源是彗星尘，其次是小行星尘，少部分来自卫星乃至火星等被撞击抛出的物质，还有少部分来自恒星际。
1）彗星尘
由于彗星形成和长期运行于太阳系的寒冷外部，演化程度小，保留太阳系形成初期的重要线索，所以近年来彗星尘的探测研究很受重视。前面讲过，人们从彗星的光度测量推求其尘埃颗粒的大小和产额，从红外光谱分析推测彗星尘有硅酸盐成分，还有未认证的波长3.4μm（可能是碳氢化合物或有机分子）和28.4μm特征。1986年，飞船直接探测了哈雷彗星尘，微尘（10-11～10-17g）的数目更多，尘粒成分主要有三类。此外，有些尘粒含铁、硅、镁、氧，可能是硅酸盐尘。由于飞船探测到的尘粒有限，估计尘埃产率为3.3×106～3.3×107g／s。尘埃产率不仅随日-彗距变化，还有短时间变化。高空飞机于2003年采集的彗星尘，发现了一种新矿物Brownleeite（锰硅化合物）。
星尘号飞船载有“气凝胶（aerogel）”的尘粒收集器，把捕获的Wild 2彗星尘带回到地球（见图7-70）。分析表明，它们的成分和结构及大小和密度的范围是很宽的，有太阳附近高温条件形成的矿物，说明彗星不仅有外区冷物质（冰、尘、气体），还有太阳系内区形成的高温矿物外移过来参与聚集，也有来自或其他恒星抛出物。大多数样品似乎是微粒和少数较大颗粒的弱结构混合，含有丰富的结晶矿物，很多大的样品有复杂的矿物成分和化学成分，从橄榄石到低-高钙辉石的高温和低温矿物及硫化铁／镍（见图7-71）。大、小颗粒有类似的并非同样的矿物组合。它们的同位素成分大多与陨石和地球的类似，起源于太阳系。还有奇特的硅酸盐晶体可能来自恒星际。很多尘粒含有丰富的碳氢化合物，有些是在太阳系前身的气体-尘埃冷云中形成的；尤其是发现新有机物-富含氧氮的化学变种多环芳香烃（PAHs），在地球生物化学上起重要作用。彗星陨落把水和有机物带给地球，因而生命起源与彗星有关。
图7-70 Wild 2彗星尘的富钙铝包裹体穿入“气凝胶”痕迹和采集的矿物(www.xing528.com)
图7-71 阻留在“气凝胶”内的彗星尘橄榄石矿物
2）黄道光和对日照
宇宙尘在黄道面附近较密集，它们反射和散射太阳光而呈现为黄道光和对日照。
在低纬度山区，春季黄昏后于西方地平线之上，或秋季黎明前于东方地平线之上，容易看到沿黄道带向上延伸的长锥形淡淡光带，其亮度与银河相当，这就是黄道光（见图7-72）。黄道光的亮度B随离太阳的距角ε增大而减弱，即B∝ε-2.2（ε＜130°）。除了地面观测，人们为减少大气辉光影响，近几十年来用飞机、气球、人造卫星及航天器到高空和大气外观测。研究结果表明，产生黄道光的宇宙尘是大小为10～100μm的。
夜空背太阳天区的辉斑称为对日照，是宇宙尘背向散射（反射）的太阳光。
图7-72 黄道光（右）与银河（左）争辉（摄于2009年6月傍晚，纳米比亚）
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