2026-04-23 21:01
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2020年12月,太空探测器隼鸟2号将小行星龙宫的样本带回了地球。从那以后,这几克的材料经历了很多。
在日本进行初步检查后,一些微小的、乌黑的颗粒被送往世界各地的研究机构。在那里,它们被测量、称重、化学分析,并暴露在红外线、x射线和同步辐射等环境中。在MPS,研究人员检查样品中某些金属同位素的比例,就像目前的研究一样。科学家把同位素称为同一元素的变体,它们的不同之处在于原子核中的中子数。这类研究可以帮助我们了解“龙宫”是在太阳系的什么地方形成的。
龙宫是一颗近地小行星:它围绕太阳的轨道与地球的轨道相交(没有碰撞的风险)。然而,研究人员认为,像其他近地小行星一样,龙宫并不是太阳系内部的原生行星,而是来自火星和木星轨道之间的小行星带。小行星带人口的实际诞生地可能离太阳更远,在木星轨道之外。
琉球的“家族关系”可以帮助我们了解琉球的起源和进一步的演变。龙宫在多大程度上类似于著名陨石的代表?这些是从太空来到地球的小行星碎片。近年来的研究有了一个惊喜:正如预期的那样,龙宫陨石属于富含碳的陨石——碳质球粒陨石。然而,对其成分的详细研究将其归为一种罕见的类型:所谓的CI球粒陨石。这些也被称为伊夫纳型球粒陨石,以其最著名的代表被发现的坦桑尼亚地点命名。除了伊武那球粒陨石本身,迄今为止只发现了8个这样的奇异标本。由于它们的化学成分与太阳相似,它们被认为是在太阳系最外层形成的特别原始的物质。“到目前为止,我们假设龙宫的起源也在土星轨道之外,”MPS科学家Timo Hopp博士解释说,他是当前研究的合著者,他已经领导了对龙宫同位素组成的早期调查。
G?ttingen科学家的最新分析现在描绘了一幅不同的画面。该团队首次研究了小行星龙宫的四个样本和碳质球粒陨石的六个样本中镍同位素的比例。结果证实了Ryugu与CI球粒陨石的密切关系。然而,在太阳系边缘有一个共同诞生地的想法已不再令人信服。
发生了什么事?到目前为止,研究人员已经将碳质球粒陨石理解为三种“成分”的混合物,甚至可以用肉眼在横截面上看到。在细粒岩石中,圆形的毫米大小的包裹体以及较小的不规则形状的包裹体紧密地包裹在一起。这些不规则的包裹体是第一批在曾经环绕太阳运行的热气体盘中凝结成固体团块的物质。圆形的富含硅酸盐的球粒形成较晚。到目前为止,研究人员已经将CI球粒陨石和其他碳质球粒陨石之间同位素组成的差异归因于这三种成分的不同混合比例。例如,CI球粒陨石主要由细粒岩石组成,而其兄弟姐妹的内含物要丰富得多。然而,正如研究小组在最新发表的文章中所描述的那样,镍的测量结果并不符合这一方案。
研究人员的计算现在表明,他们的测量结果只能用第四种成分来解释:微小的铁镍颗粒,它也一定是在小行星形成过程中积累起来的。在琉球和CI球粒陨石的例子中,这个过程一定特别有效。这项新研究的第一作者,来自MPS的弗里多林·斯皮策在总结基本观点时说:“在龙宫和CI球粒陨石的形成过程中,一方面必须有完全不同的过程,另一方面,碳质球粒陨石的其他组也必须有完全不同的过程。”
根据研究人员的说法,第一批碳质球粒陨石在太阳系形成后大约200万年开始形成。在年轻的太阳引力的吸引下,尘埃和第一批固体团块从气体和尘埃盘的外缘进入了太阳系内部,但在途中遇到了一个障碍:新形成的木星。在它的轨道外,更重、更大的团块聚集起来,从而成长为含有许多包裹体的碳质球粒陨石。在这一发展的末期,大约200万年后,另一个过程占了上风:在太阳的影响下,原始气体逐渐在木星轨道外蒸发,导致主要尘埃和铁镍颗粒的积累。这导致了CI球粒陨石的诞生。
“结果让我们非常惊讶。我们必须彻底重新思考——不仅是关于琉球,还有关于整个CI球粒陨石群,”MPS的Christoph Burkhard博士说。CI球粒陨石不再像来自太阳系最外层边缘的其他碳质球粒陨石那样遥远,有点异域的亲戚,而是像年轻的兄弟姐妹一样,可能在同一地区形成,但经过不同的过程和时间。MPS行星科学系主任、该研究的合著者Thorsten Kleine教授博士说:“目前的研究表明,实验室调查在破译太阳系的形成历史方面是多么重要。”