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微小球粒藏大秘密:这类最古老陨石揭示太阳系演化

创作时间:
2025-01-22 05:47:07
作者:
@小白创作中心

微小球粒藏大秘密:这类最古老陨石揭示太阳系演化

太阳系形成于约45亿年前,这一浩瀚宇宙事件的诸多细节仍待揭秘。幸运的是,早期太阳系留下的“时间胶囊”——球粒陨石,为科学家提供了珍贵的研究线索。这类最古老的陨石,主要由微小的石质球粒构成,直径不到一毫米,保存了太阳系诞生初期的信息。最近,科学家通过精确测量这些微小颗粒中的磁场,为揭示早期太阳系的演化提供了新的重要线索。

什么是陨石球粒?

陨石球粒是一种小型、圆形的颗粒,嵌入在大多数被称为球粒陨石的石质陨石中。球粒通常直径约为一毫米,主要由橄榄石和辉石这两种硅酸盐矿物组成。从其结构纹理和化学关系可以明显看出,它们是在高温条件下形成的分散状熔融液滴,随后固化并聚集成球粒状物质。这一过程发生在行星尚未聚集的早期太空中。然而,球粒是如何被融化的尚不明确。据推测,可能已经存在的尘埃粒子或小行星因遭受高速碰撞等高能事件而融化,形成液滴四处飞溅,随后快速冷却并结晶。


来自撒哈拉沙漠的NWA 5205陨石的切片显示陨石球粒(来源:鲍勃·金)

什么是球粒陨石?

球粒陨石通常是指一类含有球粒的石质陨石。唯一一类被分类为球粒陨石但不含有球粒的是CI组。这些陨石因受水的严重影响而被大量改变,因此不清楚它们曾否含有球粒。然而,这些陨石的所有其他方面都表明它们与球粒陨石有关。球粒是大致球形的包体,通常尺寸为数百微米至几毫米。它们由硅酸盐、金属和硫化物组成,似乎是在早期太阳星云中高温下形成的熔融液滴。球粒被细粒状的基质包裹在一起。根据它们的总体化学组成、氧同位素组成和岩石学特征,球粒陨石被分为三个主要类别,即碳质球粒陨石、普通球粒陨石和辉石球粒陨石。

球粒陨石是最常见的陨石类别,占陨石坠落总数的85%以上。与大多数陨石一样,球粒陨石起源于小行星带,其中碰撞和引力扰动使它们进入了地球横穿轨道。(特别是普通球粒陨石来自S级小行星。)球粒陨石约在45.6亿年前形成,是它们母体小行星形成的一部分。它们在化学上非常相似,除了最易挥发的元素(例如氢和氦)外,与太阳也相似。由于太阳系的大部分质量在太阳中,太阳系最初的组成可能与太阳的组成相似。球粒陨石的古老化学成分以及其组分相对未经修改的状态都表明,这些陨石保留了太阳星云形成及行星形成阶段之前发生的过程的记录。然而,这一记录的意义仍有待完全解读。球粒陨石还含有一些物质,包括有机物质和形成于恒星死亡时的微小颗粒,这些物质早于太阳系的形成。

陨石的分类

大多数陨石都是石质陨石,分为球粒陨石和非球粒陨石。仅约有6%的陨石是铁陨石或岩石与金属混合的铁石陨石。现代陨石分类十分复杂。Krot等人(2007年)的综述论文总结了现代陨石分类学。

约86%的陨石是球粒陨石,其以含有小而圆的颗粒而命名。这些颗粒,或称球粒,主要由硅酸盐矿物组成,看起来在它们在太空中自由漂浮时被熔化。某些类型的球粒陨石还含有少量有机物质,包括氨基酸和星前颗粒。球粒陨石通常约有45.5亿年历史,被认为代表了未曾聚集成大天体的小行星带物质。与彗星一样,球粒陨石小行星是太阳系中最古老和最原始的物质之一。球粒陨石通常被认为是“行星的构建材料”。

约8%的陨石是非球粒陨石(意味着它们不含球粒),其中一些类似于地球火成岩。大多数非球粒陨石也是古老的岩石,被认为代表了已分化的小行星的地壳物质。一大类非球粒陨石(HED陨石)可能起源于火星表面的Vesta家族母体,尽管这一说法存在争议。其他一些可能来自未知小行星。两个小类别的非球粒陨石特殊之处在于它们更年轻,而且似乎不来自小行星带。其中一个来自月球,包括类似阿波罗和月球计划带回地球的岩石。另一个几乎肯定来自火星,是人类迄今为止唯一从其他行星收集到的材料。

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