一块曾经从火星上脱落、降落地球的岩石,可能藏有揭示这颗红色星球形成的关键线索。
对1815年坠落地球的一颗名为“Chassigny”的陨石一项分析表明,火星获取挥发性气体(如碳、氧、氢、氮和惰性气体)的方式与我们目前关于行星如何形成的理论模型相矛盾。
根据目前的模型来看,行星是从残余的恒星物质中诞生的。当稠密的物质团在重力作用下坍缩时,由尘埃和气体组成的星云就形成了恒星。旋转的时候,它会从周围的尘埃里卷进更多的物质并不断壮大。
这些物质形成了一个圆盘,围绕着新恒星旋转。在这个圆盘内,尘埃和气体聚集在一起,形成了一颗“婴儿行星”。太阳系在46亿年前就是以这样的方式形成的,其他行星系统也是一样。
但某些元素是如何以及何时被行星吸纳的,一直没有明确定论。
根据目前的模型,挥发性气体被熔融气体吸收,从太阳星云中形成行星。由于地球在这个阶段非常热且粘稠,这些挥发物被吸进形成行星的全球岩浆海洋,之后随着地幔冷却,部分挥发物被排出到大气中。
后来,更多的挥发物通过陨石撞击释放出来——碳质陨石(也被称为球粒陨石)中的挥发物也被释放了出来,并在接近地球时被分解。
因此,一颗行星的内部应该反映出太阳星云的组成,而它的大气层则主要反映出陨石的挥发物质。
我们可以通过观察稀有气体,尤其是氪的同位素比率来区分这两种来源。
同时,由于火星形成和凝固的速度相对较快,大约在400万年左右,而地球的形成时间长达1亿年,这是行星形成过程早期阶段的良好记录。
苏黎世联邦理工学院的地球化学家桑德琳说:“我们可以重建太阳系最初几百万年的挥发物质的输送历史。当然,前提是能获得我们所需要的信息——而‘Chassigny’陨石就是这样一份来自太空的礼物。”
*“Chassigny”陨石
它的稀有气体组成与火星大气不同,这表明这块岩石从地幔中分离出来并被抛向太空,促成了它到达地球,是行星内部的代表,因此也是太阳星云的代表。
然而,氪元素很难测量,所以人们已知无法精确了解同位素比例。然而,桑德琳和她的同事——加州大学戴维斯分校的地球化学家苏乔伊利用一项新技术,对“Chassigny”陨石中的氪进行了新的精确测量。
测量结果非常奇怪。该陨石中的氪同位素比率更接近于球粒陨石(译者注:球粒陨石是石陨石的一种,它没有遭遇过母天体的熔融或地质分异,因此结构没有改变过)。
这表明,陨石向火星输送挥发物的时间比科学家之前认为的要早得多,那时太阳星云还没有被太阳辐射驱散。
因此,事件发生的顺序是:火星在其全球岩浆海洋冷却后,从太阳星云获得了大气层。除此之外,球粒气体和星云气体比研究小组观察到的混合得更加充分。
然而,这带来了另一个谜团。当太阳辐射最终烧毁了星云的残余物时,它应该也烧毁了火星的星云大气层。这意味着大气中后来出现的氪一定是在某个地方保存下来的,研究小组认为,也许是在极地冰盖中保存下来的。
“虽然我们的研究明确指出了火星内部的球粒气体,但它也提出了一些关于火星早期大气的起源和组成的问题。”研究人员说道。
(科幻世界 独家编译)
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