清鎮頑輝石球粒隕石揭露太陽系外石墨顆粒在太陽星雲中的分佈

對富碳分選物進行同位素圖像分析
太陽系外物質是人類目前唯一能獲得的其他恆星物質。當新星、超新星、紅巨星以及漸近線巨星等各種恆星演化至晚期時,其噴出物凝聚形成的塵埃顆粒(即太陽系外物質)與氣體一起構成了太陽星雲,從而演化出太陽系。絕大部分塵粒在太陽星雲的演化階段、行星和小行星的形成過程中被均一化,只有極少量顆粒被保存在最原始的球粒隕石中。殘存的太陽系外物質具有與太陽系完全不同的同位素組成,成為不同恆星核合成過程的實驗制約,它的礦物學特徵還提供了恆星演化晚期的物理化學環境信息。

不同化學群球粒隕石採集了太陽星雲不同區域的樣品。碳質球粒隕石形成於強氧化條件,可能遠離太陽;頑輝石球粒隕石形成於極端還原條件,很可能最靠近太陽。自1990年首次發現太陽系外石墨顆粒以來,其研究主要集中於默奇森(Murchison)隕石和奧蓋爾(Orgueil)隕石等碳質球粒隕石。因此,如能發現並研究頑輝石球粒隕石中的太陽系外石墨顆粒,則可通過與碳質球粒隕石的工作進行對比,獲得它們在太陽星雲的空間分佈。但是,原始的頑輝石球粒隕石極為稀少,並且保存有太陽系外顆粒的細粒基質含量極低,這些困難阻礙了該類隕石中太陽系外石墨顆粒的發現。

中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室徐於晨博士與合作導師林楊挺研究員等利用高空間分辨的納米離子探針,對中國已知最原始的頑輝石球粒隕石:清鎮(EH3 )開展研究。他們通過對清鎮隕石低密度富碳分選物進行C、O、Si等同位素圖像分析,發現了十八顆太陽系外石墨顆粒,它們具有特徵的球狀形態,直徑1至3.5 mm。以此為依據,利用場發射掃描電鏡,從富碳分選物的其他部分挑選了五十八顆球狀石墨,並基於激光拉曼光譜,劃分其結晶程度。通過對這些球狀石墨的離子探針分析,確認了其中二十三顆具有明顯的同位素異常,同樣屬於太陽系外顆粒。這些發現首次證實頑輝石球粒隕石存在太陽系外石墨顆粒。

【圖、文:節錄自中國科學院地質與地球物理研究所網頁;新聞訊息由林景明提供】

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