當(dāng)隕石墜落地球，地球成因或可揭，巖石斷代亦可解

一塊46億歲的隕石能夠解釋地球?yàn)楹涡纬刹煌牡貙?/p>

于2020年在撒哈拉沙漠找到的“舍什002”隕石（Erg Chech 002）是已知的最古老的宇宙巖石之一

（圖解：在撒哈拉沙漠發(fā)現(xiàn)的46億歲的“舍什002”隕石。圖源：FRED TANNEAU/AFP來(lái)自Getty Images）

科學(xué)家們分析了一塊迄今為止已被發(fā)現(xiàn)的最古老的宇宙巖石，研究數(shù)據(jù)可以解釋太陽(yáng)系初創(chuàng)期的奧秘，這個(gè)時(shí)期誕生了許多的行星。這也將幫助科學(xué)家們更準(zhǔn)確地確定墜落到地球上的最古老的隕石的年齡。

這塊46億歲、被稱為“舍什002”的隕石，于2020年在阿爾及利亞撒哈拉沙漠的舍什地區(qū)被發(fā)現(xiàn)，它周身點(diǎn)綴著綠色的水晶。

（圖解：撒哈拉沙漠。圖源：fontica）

通常認(rèn)為，像這樣的隕石來(lái)源于含有氣體和塵埃的吸積盤中的物質(zhì)，而這個(gè)吸積盤圍繞著初生的太陽(yáng)。這片“太陽(yáng)星云”中冰冷的密度大的部分發(fā)生碰撞并形成了行星，剩余的材料又用于形成彗星和小行星，而隕石也正是從這二者身上脫離下來(lái)的。脫離后它們就以“隕石”的身份踏上了前往地球表面的旅程。這意味著，隕石可以展示出參與構(gòu)成行星的元素。

（圖解：太陽(yáng)星云solar nebula。圖源：eurekalert）

由澳大利亞國(guó)立大學(xué)科學(xué)家Evgenii Krestianinov領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中寫道，“舍什002”中含有它形成之時(shí)的放射性同位素鋁-26，這個(gè)發(fā)現(xiàn)很有意義，因?yàn)樵诘厍蜓莼暮笃?，也就是所謂的“行星熔煉”期，我們認(rèn)為這種形式不穩(wěn)定的鋁是十分重要的。

一般認(rèn)為，“行星熔煉”是一個(gè)巖質(zhì)行星進(jìn)行類似人類“分化”過(guò)程的階段，在這個(gè)階段中也會(huì)在不同的地層形成不同的物質(zhì)組分。這是因?yàn)椤叭蹮挕痹试S密度大的物質(zhì)下沉至地核。所以對(duì)于地球而言，這種“分化”的實(shí)例就是致密的金屬地核的形成，而地核外又是密度較小的巖石地幔。

因此，了解46億年前行星形成時(shí)鋁-26是如何分布的，對(duì)于我們構(gòu)建太陽(yáng)系巖質(zhì)內(nèi)行星的演化過(guò)程十分重要。此外，由于鋁-26會(huì)衰變?yōu)樾问礁€(wěn)定的鎂，它還可以用來(lái)進(jìn)行宇宙巖石的斷代。

（圖解：鋁-26的放射性衰變。圖中p為質(zhì)子數(shù)，n為中子數(shù)，γ為光子。e+為正電子。圖源：blogs esa）

“舍什002”的年齡是45.66億歲。為了確認(rèn)這個(gè)數(shù)字，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)量了這塊隕石中的含鉛量。然而很有意思的是，這個(gè)本可以作為科學(xué)家們優(yōu)化測(cè)算相似隕石年齡的方法。

Krestianinov告訴《現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)》（Living Science）說(shuō)：“當(dāng)科學(xué)家們想要了解太陽(yáng)系如何發(fā)展和演變時(shí)，鋁-26是很有用的工具。因?yàn)殡S著時(shí)間的推移它會(huì)衰變，我們就可以利用這一點(diǎn)來(lái)測(cè)算某些事件發(fā)生的時(shí)間——尤其是在太陽(yáng)系生命之初的400至500萬(wàn)年內(nèi)的事件?！?/p>

（圖解：“舍什002”隕石的端切截面圖。圖源：Wikimedia Commons/Steve Jurvetson。）

【隕石使斷代測(cè)年變得簡(jiǎn)單】

鋁-26的半衰期大概是717000年，這意味著它的生命太短而不足以大量地被人直接在一塊46億歲的宇宙巖石中發(fā)現(xiàn)。但是當(dāng)它衰變后，這種鋁的放射性同位素就會(huì)成為鎂-26，這是一種穩(wěn)定的不具有放射性的鎂的同位素。

這就說(shuō)明，在像“舍什002”這樣的宇宙巖石中，我們可以通過(guò)鎂-26來(lái)確定鋁-26的初始量，這也就成為了一種適用于宇宙巖石的斷代手段（也就是人們所知的“精密時(shí)計(jì)（chronometer）”）。但首先，科學(xué)家們需要有一些預(yù)備知識(shí)。

作者補(bǔ)充道，“鋁-26—鎂-26衰變體系作為一種高精度的相對(duì)精密時(shí)計(jì)，”，對(duì)于能否使用這一體系，弄清楚鋁元素在誕生太陽(yáng)系的行星、小行星和彗星的原始太陽(yáng)星云中是否均勻分布，是很重要的。

對(duì)“舍什002”這塊由熔化的星子形成的無(wú)球粒隕石的研究，結(jié)合了關(guān)于“鈦輝無(wú)球粒隕石”的現(xiàn)存數(shù)據(jù)，這是一種罕見的無(wú)球粒隕石。無(wú)球粒隕石是一類有熔化過(guò)的跡象的，和地球上的火山巖有相似之處的隕石。

（圖解：無(wú)球粒隕石。圖源：meteorite-recon）

（圖解：鈦輝無(wú)球粒隕石。圖源：donhuysmans）

Krestianinov 指出：“我們發(fā)現(xiàn)‘舍什002’的母體很可能是由含鋁-26比鈦輝無(wú)球粒隕石的母體多三至四倍的物質(zhì)形成的。這說(shuō)明在形成太陽(yáng)系的灰塵和氣體云中，鋁-26確實(shí)分布地很不均勻。”

這個(gè)事實(shí)重新繪制了在早期太陽(yáng)系中鋁-26的分布狀況，也告訴我們，過(guò)去用這個(gè)方法進(jìn)行斷代的隕石的年齡也許應(yīng)該被再次斟酌。”

不過(guò)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)也指出“鋁-26—鎂-26衰變”體系是針對(duì)隕石的一種更高效的精密時(shí)計(jì)。

“開發(fā)一種利用‘鋁-26—鎂-26衰變’和其他完全衰變的同位素（extinct isotope）精密時(shí)計(jì)的普適的同位素?cái)啻ǎ越忉屇阁w放射性核素的不均勻分布，我們就能夠?yàn)殡E石、小行星和行星材料提供更準(zhǔn)確可靠的年齡數(shù)據(jù)，從而更好地了解太陽(yáng)系的形成?！?/p>

BY:Robert Lea

FY: Stella Zhang

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