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(guó))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(guó))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(zhǎng)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(zhǎng)過程：毫米大小的塵?！谤Z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(guó))、蔚藍(lán)海岸天文臺(tái)(法國(guó))、加州理工學(xué)院()、柏林自然歷史博物館(德國(guó))和柏林自由大學(xué)(德國(guó))確定了巖石行星地球和火星的確切組成。“我們想知道這些積木是否 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(zhǎng)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(zhǎng)

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(cè)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(cè)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。“因此，我們無法證實(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。“根據(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。