50亿年前,分子云核的引力坍塌,太阳系得以诞生,陨石藏着秘密!

陨石和类地行星的同位素组成,为太阳系最早的历史和行星形成过程提供了重要线索。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家和明斯特大学合作者回顾了近年来的研究,

这些研究表明陨石如何在非碳质(NC)和碳质(CC-岩石或沉积物中含有碳或其化合物)群之间表现出基本的同位素二分法,这两种群最有可能代表来自太阳系内外的物质,其项研究成果发表在《自然天文学》期刊上。

50亿年前,由于分子云核的引力坍塌而形成太阳系,形成了一个由气体和尘埃组成环绕太阳的圆盘(有时被称为太阳星云)。这个圆盘(原行星盘)最终被改造成一个行星系统,由一个单一的中心恒星太阳组成,周围环绕着内太阳系的四颗类地行星,外太阳系中的四颗巨大行星超出了“雪线”,以及许多较小的天体,包括小行星、卫星、矮行星和彗星。主要作者LLNL宇宙化学家托马斯·克鲁耶(Thomas Kruijer)说:

为了了解太阳系是如何向现在的形态演化,太阳系历史早期阶段发生的事件和过程,必须以非常高的时间和空间分辨率重建。虽然天文观测和动力学建模提供了对原行星盘的结构和动力学以及行星吸积过程的基本见解,但对陨石的研究使天文学家能够以前所未有的时间和空间分辨率重建太阳系的最早历史。同位素比值测量精度方面的最新分析进展,不仅有可能以百万年以下的精度测定陨石年代,而且还有可能识别出不同的核合成同位素特征。

这使得科学家可以识别行星物质之间的“遗传”联系,并有助于限制给定陨石起源的区域。大多数陨石来自位于火星和木星之间主要小行星带的小行星,传统上被视为今天发现它们的地方,形成的天体的样本。然而,随着在NC和CC陨石核合成同位素特征中观察到基本二分法的发现,这种观点发生了戏剧性的变化。这一发现,再加上陨石母体精确年代学的建立,使得流星约束能够整合到原行星盘演化和行星形成的大规模模型中。

非碳-碳质陨石的二分法

核合成同位素异常是由于太阳系太阳系中,不同恒星来源的物质在太阳系中分布不均而产生。从对原始陨石中包含太阳系前颗粒的分析中可以明显看出,太阳系的分子云由同位素成分变化很大的物质组成。虽然太阳系母分子云和/或原行星盘周围的过程相对较好地使这些物质均匀化,但在陨石成分、大块陨石和行星的尺度上进行了取样,存在着很小的不均匀性。

许多元素的核合成同位素异常已被确认,该小组专注于那些与NC-CC二分法定义最相关的元素(氧、铬、钛、钼、镍、钌和钨)。并提供了对早期太阳系动力学的最详细见解。NC-CC二分法很可能反映了早期太阳系,被木星隔开的内盘和外盘分离。研究团队表示,将陨石母体吸积年代学与NC-CC二分法联系起来,为太阳系原行星盘的动力学和大尺度结构、木星的形成和生长历史以及类地行星吸积动力学提供了新见解,包括向地球输送水和高挥发性物质。

博科园|研究/来自:劳伦斯利弗莫尔国家实验室

参考期刊《自然天文学》

DOI: 10.1038/s41550-019-0959-9

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