分析陨石以追踪塑造太阳系演化的力量

来源:未知       编辑:亚搏体育全站app
2021-12-23 15:40
球粒陨石切片
一片球粒陨石。

陨石是形成地球和其他围绕太阳运行的行星的组成部分的残余物。最近由 Carnegie 的 Nicole Nie 领导并发表在Science Advances 上的对它们的同位素组成的分析解决了关于我们太阳系和我们母星地球化学演化的长期争论。
 
在他们年轻的时候,恒星被一个旋转的气体和尘埃盘包围。随着时间的推移,这些材料聚集形成更大的天体,包括行星。其中一些物体因太空碰撞而破碎,其残余物有时会以陨石的形式穿过地球大气层。
 
通过研究陨石的化学和矿物学,像 Nie 和 Carnegie 的 Anat Shahar 这样的研究人员可以揭示这些材料在太阳系动荡的早期所经历的条件的详细信息。特别令人感兴趣的是,为什么所谓的中等挥发性元素在地球和陨石样本中比以太阳组成为代表的平均太阳系更消耗殆尽。它们得名是因为它们相对较低的沸点意味着它们很容易蒸发。
 
长期以来的理论认为,加热和冷却期间会导致陨石中的挥发物蒸发。聂和她的团队表明,一种完全不同的现象是挥发物丢失的罪魁祸首。


原行星盘艺术家的构想
艺术家对年轻恒星周围物质盘的构想。


解开这个谜团需要研究一种特别原始的陨石,称为碳质球粒陨石,其中含有称为球粒的晶体液滴,它们是围绕年轻太阳的原始物质盘的一部分。由于它们的古老起源,这些珠子是揭示太阳系地球化学历史的绝佳实验室。
 
聂解释说:“了解这些挥发性元素从球粒中剥离的条件可以帮助我们逆向工作,以了解它们在太阳系年轻时以及此后多年所面临的条件。”
 
她和她的合著者着手探索钾和铷这两种中等挥发性元素的同位素变异性。研究团队包括来自芝加哥大学的Shahar 及其同事,Nie 在加入卡内基之前是该校的研究生——Timo Hopp、Justin Y. Hu、Zhe J. Zhang 和 Nicolas Dauphas——以及 Xin-Yang Chen 和 Fang - 来自华盛顿大学西雅图分校的Zhen Teng 。
 
每个元素包含唯一数量的质子,但其同位素具有不同数量的中子。这意味着每种同位素的质量与其他同位素略有不同。因此,化学反应会区分同位素,进而影响该同位素在反应最终产物中的比例。
 
“这意味着球粒经历的不同类型的化学处理将在它们的同位素组成中体现出来,这是我们可以使用精密仪器探测的东西,”聂补充道。
 
他们的工作使研究人员能够解决关于球粒在其生命周期中如何以及何时失去挥发物的争论。聂和她的团队公布的同位素记录表明,由于巨大的冲击波穿过环绕年轻太阳的物质,这可能促使尘埃熔化形成球粒,挥发物被剥离。这些类型的事件可能由引力不稳定性或较大的婴儿行星穿过星云气体产生。
 
聂总结道:“我们的发现提供了关于我们太阳系年轻和塑造行星地球化学的事件的新信息,包括我们自己的行星。”
 
卡内基地球与行星实验室主任理查德卡尔森补充说:“冲击波改变了行星诞生的材料这一启示对地球科学也具有重大意义。” “一旦一颗行星变得和我们一样大,它的引力就足以让失去大部分挥发性元素变得非常困难。知道中等挥发性元素已从行星构件中剥离出来,这回答了有关地球地球化学演化的基本问题。”

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