地球陨石或起源于土星附近

Read More About Us

发表时间: 2018-04-10 10:40:51 单位: 科学网 2018-04-08 21:01:18


日前于美国得克萨斯州举行的月球和行星科学会议上,一个由德国地球化学家组成的团队报告了可靠证据。主导此项研究的明斯特大学地球化学家Thorsten Kleine介绍说,他们测试了32种代表了几乎所有已知类型的陨石,发现“无论你拥有哪种陨石,它都属于被测试陨石中的某个类型”。

陨石表明,一颗元木星将太阳系尘埃盘中的两类小行星分开。

图片来源:ESO/L.CALÇADA

    理论家认为,今天壮观的太阳系在其最初的几百万年里曾是一片混乱——当巨行星远离其现有轨道时诱发了混乱。但确凿的证据一直很单薄,直到现在。

    最近,科学家发现了洞察这种早期动力学的新窗口:在几十种陨石中存在的奇怪的化学成分差异。这一观点在若干年前便被提出,但在日前于美国得克萨斯州举行的月球和行星科学会议上,一个由德国地球化学家组成的团队报告了可靠证据。主导此项研究的明斯特大学地球化学家Thorsten Kleine介绍说,他们测试了32种代表了几乎所有已知类型的陨石,发现“无论你拥有哪种陨石,它都属于被测试陨石中的某个类型”。

    不同的化学成分揭示了小行星(大多数陨石的母体)独特的起源故事。一种陨石形成于小行星带现有位置附近,其他类型的陨石在超越了原木星的更远地方(靠近今天的土星运转的轨道)合并。只是到了后来,这些“移民”小行星在“游荡”的巨行星的推拉下,在今天的小行星带上找到了它们的家。位于科罗拉多州博尔德市的西南研究院(SwRI)行星动力学家Bill Bottke认为,化学成分差异还为确定行星形成时间提供了其他线索。“对于了解太阳系来说,它是一种强大的机制。”

    加州大学洛杉矶分校陨星学家Paul Warren首次注意到这种后来被称为沃伦差异的现象。他收集了关于两种陨石中铬和钛同位素的测量结果。这些由垂死恒星爆炸形成的金属在气体和尘埃盘(行星和小行星由此成形)中混在一起。Warren曾期望研究的陨石展示出连续的同位素丰度,因为他假定它们在小行星带的一个广阔区域内形成。然而,他发现,在碳质陨石中,同位素水平和其他种类的陨石截然不同。“当我发现这一现象时,我知道这可能是件好事。”Warren说。

    在一项2011年的研究中,Warren提出,只有当两种陨石在形成时间上相隔了上百万年,才会出现这种差异。而这一分裂的最可能来源是由原木星引力产生的空隙。但研究证实,碳质球粒陨石比其他陨石形成得晚,因此很有可能它们奇特的同位素化学性质反映了气体、尘埃盘随着时间流逝发生的变化,而非其独特的起源地。

    几年前,Kleine团队开始研究另一种金属——钼的同位素,并且同样发现了沃伦差距。研究还发现,铁陨石分成两种类型,尽管它们几乎全部形成于同一时间。这意味着存在一种物理屏障。“最明显的是木星。”Kleine说。

    Kleine团队开始详细阐明其中的含义:在太阳系开始后的100万年,木星的核心不断增长并且大到足以吸收其路径上的尘埃,从而创建了障碍。富含金属的新尘埃(可能来自附近超新星)流入太阳系,并且令外层而非内层小行星中的同位素增加。在此后的300万~400万年间,木星向里面迁移并将两个“储存库”合并。SwRI动力学家Kevin Walsh表示,沃伦差异既证实了预测类似情景的太阳系动态模型,也明确了它们必须应对的约束。

    现在,科学家正在收集陨石中关于早期太阳系的其他线索。一个团队正在研究将碳质成分和非碳质成分混合在一起(表明它们在木星迁移后便形成的线索)的罕见陨石,从而确定两个“储存库”何时合二为一。同时,通过比较地球地幔岩石和陨石中的钼同位素,Kleine团队发现了一些初步迹象。它们表明,地球上的水部分通过来自更加遥远的小行星群体的撞击得以输送。

    陨石研究甚至可能将拥有46亿年历史的太阳系本身的年龄往回拨。这一日期来自陨石中富钙铝标本中铀的衰变。这些由太阳热量产生的很小的金属“雪花”被认为在太阳系形成的最早阶段出现。但科学家一直想知道为何碳质陨石更加富含这些“雪花”。看上去这些标本同太阳系外层陨石的同位素成分类似。现在,研究人员推断,它们形成于远离太阳的地方,并且由来自原木星的热量驱动。要是这样,一些标本肯定在木星成形后形成。而这意味着它们至少比太阳系年轻100万年。“这是一个巨大的进步。”Bottke表示,“我对此感到震惊。”

    与此同时,从这个新的角度解读其他陨石的努力也在进行中。“地球上的陨石样本起源于土星附近。想到这点真是令人吃惊。”Bottke说,“几年前,如果你提出这个观点,人们会嘲笑你。”(宗华编译)


上一篇:抗生素与人体健康
下一篇:地球透镜”证实北美地下存在巨大地幔柱