幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào):地球和火星是由內(nèi)部太陽系材料形成的

幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào)-一組

導(dǎo)讀地球和火星是由主要起源于太陽系內(nèi)部的物質(zhì)形成的。這兩顆行星的組成部分中只有百分之幾來自木星軌道之外。由明斯特大學(xué)(德國)領(lǐng)導(dǎo)的一組研...

地球和火星是由主要起源于太陽系內(nèi)部的物質(zhì)形成的。這兩顆行星的組成部分中只有百分之幾來自木星軌道之外。由明斯特大學(xué)(德國)領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員今天在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)告了這些發(fā)現(xiàn). 他們對(duì)地球、火星和來自太陽系內(nèi)外的原始建筑材料的同位素組成進(jìn)行了迄今為止最全面的比較。其中一些材料今天仍然在隕石中基本未改變。這項(xiàng)研究的結(jié)果對(duì)我們理解形成水星、金星、地球和火星的過程產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。假設(shè)四顆巖石行星通過積累來自外太陽系的毫米大小的塵埃卵石而長到現(xiàn)在的大小的理論是站不住腳的。

大約 46 億年前，在我們太陽系的早期，一個(gè)塵埃和氣體盤繞著年輕的太陽運(yùn)行。有兩種理論描述了在數(shù)百萬年的過程中，內(nèi)部巖石行星是如何由這種原始建筑材料形成的。根據(jù)較舊的理論，太陽系內(nèi)部的塵埃聚集成越來越大的塊，逐漸達(dá)到與我們的月球大小相近的大小。這些行星胚胎的碰撞最終產(chǎn)生了內(nèi)行星水星、金星、地球和火星。然而，一個(gè)較新的理論更喜歡不同的生長過程：毫米大小的塵埃“鵝卵石”從外太陽系向太陽遷移。在途中，它們被吸積到內(nèi)太陽系的行星胚胎上，并一步一步地將它們放大到現(xiàn)在的大小。

幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào)-報(bào)告

這兩種理論都基于旨在重建早期太陽系條件和動(dòng)力學(xué)的理論模型和計(jì)算機(jī)模擬;兩者都描述了行星形成的可能路徑。但哪一個(gè)是對(duì)的?實(shí)際發(fā)生了哪個(gè)過程?為了在他們目前的研究中回答這些問題，來自明斯特大學(xué)(德國)、蔚藍(lán)海岸天文臺(tái)(法國)、加州理工學(xué)院()、柏林自然歷史博物館(德國)和柏林自由大學(xué)(德國)確定了巖石行星地球和火星的確切組成?！拔覀兿胫肋@些積木是否 該研究的第一作者、明斯特大學(xué)的 Christoph Burkhardt 博士說，地球和火星起源于外太陽系或內(nèi)太陽系。為此，稀有金屬鈦、鋯和鉬的同位素在微量元素中被發(fā)現(xiàn)兩顆行星的富含硅酸鹽的外層提供了重要的線索。同位素是同一元素的不同變種，它們的區(qū)別僅在于原子核的重量。

隕石作為參考

科學(xué)家們假設(shè)在早期的太陽系中，這些和其他金屬同位素的分布并不均勻。相反，它們的豐富程度取決于與太陽的距離。因此，它們掌握著有關(guān)某個(gè)天體的構(gòu)建塊起源于早期太陽系何處的寶貴信息。

作為外太陽系和內(nèi)太陽系原始同位素清單的參考，研究人員使用了兩種類型的隕石。這些巖石塊通常是從小行星帶到達(dá)地球的，小行星帶是火星和木星軌道之間的區(qū)域。從太陽系開始，它們就被認(rèn)為主要是原始材料。雖然所謂的碳質(zhì)球粒隕石可能含有高達(dá)百分之幾的碳，起源于木星軌道之外，后來由于不斷增長的氣態(tài)巨行星的影響才重新定位到小行星帶，但它們的碳耗竭表親，非碳質(zhì)球粒隕石，是內(nèi)太陽系真正的孩子。

幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào)-生長

地球可接近的外巖層和兩種隕石的精確同位素組成已經(jīng)研究了一段時(shí)間;然而，還沒有對(duì)火星巖石進(jìn)行比較全面的分析。在他們目前的研究中，研究人員現(xiàn)在檢查了總共 17 塊火星隕石的樣本，這些隕石可以歸為六種典型的火星巖石。此外，科學(xué)家們首次研究了三種不同金屬同位素的豐度。

火星隕石的樣品首先被磨成粉末并進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)預(yù)處理。使用明斯特大學(xué)行星學(xué)研究所的多收集器等離子體質(zhì)譜儀，研究人員隨后能夠檢測到微量的鈦、鋯和鉬同位素。然后，他們進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，以計(jì)算今天在碳質(zhì)和非碳質(zhì)球粒隕石中發(fā)現(xiàn)的建筑材料必須與地球和火星結(jié)合的比例，以重現(xiàn)它們測量的成分。在這樣做時(shí)，他們考慮了兩個(gè)不同的吸積階段，以分別解釋鈦和鋯同位素以及鉬同位素的不同歷史。與鈦和鋯不同，鉬主要積聚在金屬行星核中。

研究人員的結(jié)果表明，地球和火星的外巖層與外太陽系的碳質(zhì)球粒隕石幾乎沒有共同之處。它們僅占兩顆行星原始構(gòu)建塊的 4% 左右?！叭绻缙诘牡厍蚝突鹦侵饕菑耐馓栂滴e塵埃顆粒，這個(gè)值應(yīng)該高出近十倍，”明斯特大學(xué)的托爾斯滕克萊恩教授說，他也是馬克斯普朗克研究所的主任。哥廷根太陽系研究?！耙虼耍覀儫o法證實(shí)這種內(nèi)行星形成的理論，”他補(bǔ)充道。

丟失的建筑材料

幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào)-高出

但是地球和火星的成分也不完全符合非碳質(zhì)球粒隕石的材料。計(jì)算機(jī)模擬表明，另一種不同類型的建筑材料也一定在起作用?！案鶕?jù)我們的計(jì)算機(jī)模擬推斷，這第三類建筑材料的同位素組成意味著它一定起源于太陽系的最內(nèi)部區(qū)域，”克里斯托夫·伯克哈特解釋說。由于距離太陽如此近的物體幾乎從未散布到小行星帶中，因此這種物質(zhì)幾乎完全被內(nèi)行星吸收，因此不會(huì)出現(xiàn)在隕石中。Thorsten Kleine 說：“可以說，這幼兒園培訓(xùn)公眾號(hào)是我們今天無法直接獲取的‘丟失的建筑材料’?！?/p>

這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)并沒有改變行星形成理論研究的結(jié)果?！暗厍蚝突鹦秋@然包含主要來自太陽系內(nèi)部配合材料以及與來自太陽系內(nèi)部大機(jī)構(gòu)的碰撞行星形成事實(shí)上的系統(tǒng)，”總結(jié)克里斯托夫布克哈特。