科學家們相信太陽系形成于46億年前，當時一團氣體和塵埃在重力作用下坍縮，很可能是由附近的一顆大質量恒星或超新星的劇烈爆炸引發(fā)。當這團云坍縮時形成了一個旋轉的圓盤，中心是太陽。從那時起，科學家們就能夠逐步建立起太陽系的形成。
現(xiàn)在新墨西哥大學、亞利桑那州立大學和美國國家航空航天局約翰遜航天中心的科學家們通過發(fā)現(xiàn)這顆古老的火成巖，又為這個謎題添上了一筆。這項研究今天（2018年8月2日）發(fā)表在《自然通訊》上，其項研究提供了直接證據(jù)，證明在類地行星形成之前的前1000萬年，富含硅的化學演化地殼巖石在行星上形成，并幫助科學家進一步了解行星形成的復雜性。
博科園-科學科普：聯(lián)合國氣象研究所教授兼所長Carl Agee說：這顆隕石的年齡是有記錄以來最古老的火成巖，這不僅是一種非常不尋常的巖石類型，它還告訴我們并不是所有的小行星看起來都是一樣的。有些看起來就像地球的外殼，因為它們顏色很淺，充滿了SiO2。這些不僅存在，而且發(fā)生在太陽系中最早的火山事件之一。當研究生、主要作者Poorna Srinivasan問Agee關于她的博士論文的想法時，這項研究開始在UNM展開。
在毛里塔尼亞的一個沙丘中，一位流浪者發(fā)現(xiàn)了一塊有待研究的地殼巖石，這是他從一個隕石商那里得到的。這塊石頭比大多數(shù)隕石的顏色都要淺一些，上面點綴著綠色的水晶和洞穴，周圍環(huán)繞著淬火熔體，把樣本給了斯里尼瓦桑，并開始研究巖石的礦物學，西北非洲(NWA) 11119。在北卡羅萊納大學和美國宇航局約翰遜航天中心的設備上，使用電子微探針和CT(計算機斷層掃描)掃描，斯里尼瓦桑開始檢查巖石的成分和礦物學。
斯里尼瓦桑開始注意到NWA 11119的復雜之處，并注意到不尋常的淺綠色融合地殼，即富含硅礦物的無球粒隕石，它包含的信息大大擴展了在太陽系形成的頭350萬年里火山巖石成分范圍內的科學知識。這塊巖石的礦物學與以前研究過的任何東西都非常不同，查了礦物學，以了解構成隕石的所有階段。首先看到的主要東西之一是三柱石的大型硅晶體，它類似于礦物石英。當進行進一步的圖像分析以量化三疊紀的隕石時，發(fā)現(xiàn)數(shù)量是隕石總數(shù)的30%，這一數(shù)字在隕石中是聞所未聞的，而且只在地球上的某些火山巖中發(fā)現(xiàn)。
部分研究還包括試圖通過化學和同位素分析弄清楚隕石可能來自什么物體。利用與凱倫·齊格勒博士在紐約大學穩(wěn)定同位素中心(CSI)實驗室合作完成的氧同位素，確定它肯定是外太空的?；谘跬凰?，我們知道它來自太陽系某個地方的外星源，但無法精確地確定它來自一個用望遠鏡觀測到的已知天體。
然而，通過測量到的同位素值，能夠將它與另外兩顆不同尋常的隕石(西北非洲7235和Almahata Sitta)聯(lián)系起來，這表明它們都來自同一個母體——可能是一個巨大的地質復雜天體，形成于太陽系早期。一種可能性是，這一母體由于與另一顆小行星或行星發(fā)生碰撞而受到破壞，其中一些噴射出來的碎片最終到達了地球的軌道，穿過大氣層，最后變成了地面上的隕石——以NWA 11119為例，在毛里塔尼亞，在過去一個未知的時間墜落。
圖片：CC0 Creative Commons
NWA11119、NWA 7235和Almahata Sitta的氧同位素都是一樣的，但是這塊石頭（NWA11119）和地球上發(fā)現(xiàn)的40000多顆隕石完全不同。此外，亞利桑那州立大學(Arizona State University)隕石研究中心(Center for Meteorite Studies)的同位素宇宙化學和地球年代學實驗室(ICGL)進行了使用感應耦合等離子體質譜的研究，以確定隕石的精確形成年齡。研究證實NWA 11119是最古老的火成巖。
合著者和ASU的隕石研究中心主任Meenakshi Wadhwa說：這項研究的目的是了解異常富含硅的火成巖起源和形成時間。其他大多數(shù)已知的火成巖星形隕石都含有‘玄武巖’成分，它們的硅豐度要低得多——所以我們想知道這種獨特富含硅的隕石是如何以及何時在太陽系早期一個小行星體地殼中形成。大多數(shù)隕石是由小行星在一個叫做小行星帶的區(qū)域內圍繞太陽運行碰撞形成。小行星是太陽系形成46億年前的遺跡。
古火成巖或無球粒隕石的化學成分范圍是了解行星構造塊的多樣性和地球化學演化的關鍵。無球粒隕石記錄了火山作用和地殼形成的最初階段，大部分是玄武巖。合著者和ASU地球與空間探索學院的研究生丹尼爾·鄧拉普說：被研究的隕石不同于任何其他已知的隕石，它擁有最豐富硅和最古老的(45.65億年)任何已知火成巖。像這樣的隕石是行星形成的前體，是太陽系中巖石天體演化的關鍵一步。
這項研究對太陽系早期形成的行星構成至關重要，當我們今天從太陽系往外看時，看到了完全成形的天體、行星、小行星、彗星等等。然后好奇心總是驅使我們去問這個問題：它們是如何形成的？地球是如何形成的？這基本上是我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的謎題的缺失部分，它將告訴我們這些火成巖過程就像小高爐一樣熔化巖石并處理所有太陽系的固體，最終，這就是行星形成的方式。
博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《Nature Communications》｜研究/來自：新墨西哥大學，DOI: 10.1038/s41467-018-05501-0
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