车里雅宾斯克陨石中因撞击形成的重结晶磷酸盐矿物的假彩色图像。图片来源：Craig Walton
一种测定太阳系历史中小行星和行星间碰撞年代的新方法有助于科学家们了解行星的诞生过程和时间。
剑桥大学领导的一支科研团队将这种测年法与车里雅宾斯克陨石的显微分析结合（该陨石于2013年坠落地球并成为新闻头条），从而得到这些古老碰撞事件更精确的发生时间。
他们的研究着眼于陨石中的矿物如何随着时间的流逝在不同的撞击中被破坏，研究进展发表于《地球与环境通讯》，这意味着他们有可以分辨出参与行星形成过程的最大、最古老的（撞击）事件。
这项研究的领导者、剑桥大学地球科学系的Craig Walton说：“（认定）陨石撞击时间往往是有争议的：在研究工作中我们往往需要综合多条证据链来测定撞击时间，几乎就像调查一个古老的犯罪现场。”在太阳系诞生初期，包括地球在内的行星都是在小行星与被称作原行星的更大的天体之间的大量碰撞中形成的。
论文作者之一、剑桥大学地球科学系和天文研究所Oli Shorttle博士谈到：“能够反映这些撞击的证据太过古老，已经遗失在相关的行星上，以地球为例，板块运动引起的地表岩层频繁更新导致能够保留的信息相对较新。”相较而言，小行星和像陨石那样掉落地球的小行星碎片则更为古老、原始，能够作为可靠的碰撞记录载体。
车里雅宾斯克陨石中破裂的磷酸盐矿物样本。图片来源：Craig Walton
由中科院和开放大学合作开展的新研究记录了车里雅宾斯克陨石中的磷酸盐矿物不同程度的破碎状态，以期还原那段碰撞历史。他们的目的是支持陨石的铀-铅测年法，这是一种利用同位素衰变测定（被测对象所处）年代的方法。
中科院北京地质与地球物理研究所的Sen Hu博士正在使用铀-铅测年法，他表示：“大多数原始陨石中的磷酸盐是测定从母体行星中脱离的陨石遭遇撞击时间的绝佳对象。”
车里雅宾斯克陨石样本的结构(a)及其形成历史：从撞击导致的熔融(b)到固结(c)最后到破碎(d)。图片来源：Craig Walton
此前针对这块陨石的分析已经揭示了两个重要的碰撞时间点：其中一个大约距今45亿年，最近的一个则发生于5000万年前。然而学界对这两个时间点的认定并不明确。好比涂料会随时间脱落，接连的碰撞也会令原本清晰的事实变得模糊，从而引起不同科研团体关于碰撞时间乃至碰撞次数的争议。
这项新研究将新的铀-铅测年法和陨石内晶体结构中由于碰撞导致的加热所留下的微观线索结合起来，把车里雅宾斯克陨石记录的碰撞按时间顺序排列起来。这些在一次次撞击下留在（陨石里面）矿物中的微观线索能够帮助我们分辨这些碰撞并将其按时间排序。
研究发现，（陨石中）保留有最古老碰撞痕迹的矿物要么在高温中破碎成细小晶体，要么在高压下急剧变形。该团队还在陨石中发现了一些在较低温度和压力下，由较小规模碰撞产生的矿物颗粒，它们记录了近5000万年内发生的事件。该团队认为有可能正是这次碰撞导致车里雅宾斯克陨石从母体小行星中脱离并被抛向地球。
综上所述，我们得到了一个两阶段碰撞史。Walton认为，“问题在于这些数据是否值得信任，我们能否将这些撞击与撞击导致的剧烈加热联系起来？我们已经证明了测年中的矿物背景非常重要。”
科学家们对于测定发生于45亿年前的那次撞击的具体时间尤为感兴趣，因为这段时间与地月系统形成的时间重合，而地月系统有可能是两颗行星撞击的结果。车里雅宾斯克陨石属于石陨石，这类陨石中往往有随剧烈撞击一同出现的高度破碎和再熔融矿物。
最新得到的数据支持了此前关于44.8到44.4亿年前大量小行星经历高能撞击的观点。Walton表示，“所有这一时期的小行星都记录了密集的熔融过程，这或许表明太阳系在此期间发生的重组要么由形成地月系统引发，要么由巨行星轨道变化引发。”现在，Walton正计划完善形成月球的那次撞击的时间窗口，帮助我们了解地球的诞生过程。
撰文：Erin Martin-Jones, University of Cambridge
翻译：张宇哲
审校：董子晨曦
引进来源：物理学家组织网
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