陨石揭示了混乱的早期太阳系碰撞类似于“小行星”街机游戏

Peekskill Meteorite.

Peekskill陨石一部分的元素X射线图。不同的颜色对应于不同的元素。信用:迈克尔卢卡斯

1992年的一个星期五晚上,陨石通过粉碎纽约偷看的红雪佛兰马里布的树干而结束了超过1.5亿英里的旅程。汽车的主人报告说,我们的太阳系最早的时间内的30磅余剩仍然是温暖和闻到硫磺的含量。

近30年后,德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)和田纳西大学诺克斯维尔分校(University of Tennessee, Knoxville)的研究人员对同一颗Peekskill陨石以及其他17颗陨石进行了新的分析,得出了一个关于小行星在太阳系早期是如何形成的新假说。

研究中所研究的陨石来自于小行星,是太空岩石的天然样本。它们表明,小行星是通过猛烈的撞击和随后的重组形成的,这一发现与人们普遍认为年轻的太阳系是一个平静之地的观点背道而驰。

该研究于2020年12月1日在杂志上发表于印刷品地球化学与宇宙化学学报

Artracoona陨石

50倍放大率下的Artracoona陨石的十字极化图像。信用:迈克尔卢卡斯

这项研究始于合著者尼克·戴格特(Nick Dygert),他是德克萨斯大学杰克逊地球科学学院(Jackson School of Geosciences)的博士后,他使用一种方法研究陆地岩石,这种方法可以在高达1400度的高温下测量岩石的冷却速度摄氏

Dygert现在是田纳西大学的一名助理教授,他意识到这种在双辉石温度计中被称为稀土元素(REE)的方法也可以用于太空岩石。

“这是一种使用地球化学了解地球物理过程的一个非常强大的新技术,而且没有人用它来测量陨石,”Dygert说。yabovip2021

自20世纪70年代以来,科学家们一直在测量陨石中的矿物质,以弄清它们是如何形成的。这项研究表明,陨石的冷却速度非常缓慢,由外而内呈层状。这个“洋葱壳模型”与一个相对平静的年轻太阳系是一致的,在这个太阳系中,大块的岩石没有受到阻碍地围绕轨道运行。但这些研究只能测量500摄氏度左右的温度下的冷却速率。

当Dygert和领导这项工作的田纳西大学博士后学者Michael Lucas应用对峰值温度敏感得多的双辉石中的稀土元素的方法时,他们发现了意想不到的结果。从大约900摄氏度到500摄氏度,冷却速度比在更低的温度下快1000到100万倍。

这两个两个非常不同的冷却率如何和解?

科学家建议在阶段形成的小行星。如果早期的太阳系是,就像旧的Atari游戏“小行星”,那么轰炸,大岩石就会被砸到比特。那些较小的碎片很快就会冷却。之后,当小块重新组装成较大的小行星我们今天看到的时,冷却率会放缓。

为了测试这种碎石桩假设,杰克逊学校教授Marc Hesse和第一年博士生Jialong Ren第一次建立了一种计算模型,这是第一次瓦砾桩小行星的两级热敏史的计算模型。

因为大量的碎石堆成-10块15或者一千万亿亿万的尺寸,仁不得不开发新技术,以考虑轰炸前后质量和温度的变化。

“这是一个智力上的贡献,”Hesse说。

所得到的模型支持了碎石堆假说,也提供了其他的见解。其中一个推论是,重新组装后冷却速度如此之慢,并不是因为岩石分层释放热量。而是因为碎石堆里有小孔。

“孔隙率降低了导热速度,”Hesse说。“实际上,如果没有碎片化,冷却的速度会慢一些,因为所有的碎石就像一块很好的毯子。这有点不合常理。”

蒂姆和行星实验室在亚利桑那大学学习陨石但没有参与研究的蒂姆骗局,说这项工作是前进的重大阶段。

“这似乎是一个更完整的模型,他们将数据添加到人们没有谈论的一部分问题,但应该是。陪审团仍然出局,但这是一个强大的论点。“

Dygert说,新的碎石堆假说最大的含义是,这些碰撞是太阳系早期的特征。

“他们很暴力,而且很早就开始了,”他说。

参考文献:Michael P. Lucas, Nick Dygert, Jialong Ren, Marc A. Hesse, Nathaniel R. Miller和Harry Y. McSween于2020年9月17日发表的《普通球粒陨石(H, L, LL)父体早期碎片重组的证据》地球化学与宇宙化学学报
DOI: 10.1016 / j.gca.2020.09.010

该研究得到了支持美国国家航空航天局。史密森尼国家自然历史博物馆为这项研究提供了陨石样本。

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