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地球家园组成之谜破解

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英国《自然》杂志近日发表的两篇行星科学论文,破解了地球家园的组成之谜,为阐释地球形成过程中加入地球的陨石物质组成问题提供了全新见解。

  吸积是致密天体由引力俘获周围物质的过程,广泛存在于恒星及行星形成过程中。地球即是由不同来源的天体吸积而成,这些天体的大小从类似月球,到接近火星不等。但确定这些来自陨石的地球组成物质的同位素成分,一直以来都并非易事。

  在一项美国行星科学家开展的研究中,芝加哥大学尼古拉斯·道弗斯表明,通过金属亲和力及不同元素在地幔中的特征,可以破解出地球组成物质在不同时期的同位素性质。亲石元素(比如氧和钙)通常会留在石质地壳中,而亲铁元素往往会下沉到地核中。

  这项分析显示,地球吸积的陨石在不同时期差异不大,且始终包含大量同位素组成与顽火辉石陨石类似的物质。这一发现还有助于解释地球与“忒伊亚”——一颗撞击月球、导致月球形成的假想大天体相似的同位素组成。

  在另一篇论文中,德国明斯特大学研究人员马里奥·费舍-古德与索斯滕·克雷恩报告称,地球似乎是在增大过程中获得包括水在内的挥发物质的,而不是在地球形成晚期、在吸积球粒陨石或彗星的过程中获得的。此前认为,现阶段分布于地幔中的金、铁和钌等亲铁元素,应该是来源于形成月球的大撞击后吸积的“后增薄层”。不过这项研究发现,所有球粒陨石的钌同位素组成都与地幔不同,且形成时与太阳的距离越远,其与地幔的组成差异越大。

  该研究同时表明,“后增薄层”实际上并不是地球挥发物和水的主要来源,其与复杂的铁镁硅酸盐固溶体系列中的一员——顽火辉石陨石有着相似的组成。

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