隕石成分和理論不同,火星早期形成歷史恐要改寫

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 22 日 18:06 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


在分析一塊來自火星內部的隕石時,科學家發現火星早期形成史與當前行星模型相矛盾,恐怕火星形成方式要改寫。

根據當前行星模型,我們知道行星誕生自恆星形成後的剩餘物質(太陽星雲),但某些元素如何、何時進入行星等線索卻很難拼湊,只知行星剛形成處於熔融階段,容易吸收太陽星雲的揮發性氣體溶解到岩漿海洋,隨著地函冷卻,部分太陽星雲揮發物再脫氣回到大氣;之後隨著更多球粒隕石撞擊行星,後者的揮發物也會釋放至行星大氣。

因此,行星內部的揮發性元素通常反映太陽星雲組成,而大氣揮發成分則主要來自球粒隕石,我們可以透過分析惰性氣體(尤其是氪)的同位素比率來區分上述 2 種來源。

沙西尼隕石(Chassigny)於 1815 年墜落到地球,來源火星,幾乎完全由橄欖石組成,內部堆積輝石、長石和氧化物。對科學家來說,沙西尼隕石是來自太空的禮物,因為它不同於多數火星隕石,其惰性氣體成分與當前火星大氣成分不同,表明這塊岩石脫離自火星地函,象徵火星內部也代表了太陽星雲組成,分析該隕石便能進一步窺探早期火星歷史。

然而加州大學戴維斯分校地球化學家 Sujoy Mukhopadhyay 團隊利用新技術精確測量沙西尼隕石的氪時,卻發現氪同位素比率接近球粒隕石。或者說,該結果表明火星內部成分幾乎接近球粒隕石,但當今火星大氣卻較像太陽星雲成分。

團隊認為,火星大氣層不太可能完全由地函揮發物形成,否則會使它具有球粒隕石成分,更可能是岩漿海洋冷卻後,火星仍從太陽星雲獲取成分,否則來自球粒隕石的揮發氣體會更加混合,也就是說在太陽星雲被太陽輻射完全分解之前,火星已經長好了。此外在星雲存在的前提下,隕石撞擊正常成行的火星時間表也提前許多。

雖然照理說太陽輻射也應該吹掉火星上的星雲大氣,科學家懷疑火星上的氪可能被困在極地冰蓋,但火星又如何在成形後立即變冷?有關火星早期大氣的起源與組成再度成謎,與我們目前對行星模型的理解相矛盾。

新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:NASA