Nature封面熔融气化大撞击鬼知道地球

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作者:haibaraemily

编辑:明天

在太阳系最初形成的时候,地球还没有成型,还保留着太阳系最原始的元素构成。但后来,因为种种原因,地球上的岩石成分就发生了巨大的变化。9月28日《自然》(Nature)杂志的封面故事,就用两篇方法迥异的研究,描述了一个也许曾经发生过的过程——或许,是地球早期的熔融和气化作用,“蒸发”掉了一部分原始的成分。

行星热分异和球粒陨石

行星最初形成的时候,会在放射性元素衰减和外界密集的撞击之下被不断地加热。在这个过程中,较大的岩质行星接受的热量足以熔融自身,“分离”行星内部的物质。结果是,较重的元素(比如铁和镍)向中心“下沉”形成内核;相对较轻的硅酸盐成分就“浮”上来形成原始幔层,最终形成从内到外密度逐渐变小的“核幔壳”分层结构。这就是行星的热分异。

行星热分异过程。制图:haibaraemily

内太阳系的四个类地行星:水星、金星、地球、火星,都是经历过热分异、外层以硅酸盐成分为主的岩质行星。当然,实际的分层情况更加复杂,远不止简单的核幔壳三层。对地球而言,通常我们把金属地核以外的硅酸盐质地层统称为全硅酸盐地球(bulksilicateearth,BSE)。很显然,经历了热分异的硅酸盐外层的成分比例会和行星形成之初近乎匀质时的成分有变化。可是,到底产生了怎样的变化?又能否得知行星形成之初近乎均质的成分比例呢?那就多亏了陨石这个来自太阳系的馈赠了。比如要说的这种陨石——原始球粒陨石。

地球上发现的陨石可以按成分大致分为石陨石、石铁陨石和铁陨石三类。球粒陨石就是石陨石的一种,也是地球上发现的陨石中数目最庞大的一类陨石。在太阳系形成初期,包含球粒的一些碎块,因为更大质量碎块的引力扰动或撞击,运行到了太阳系外侧,迅速降温,所以内部没来及发生热分异,因此完好的保留了太阳系早期的一些信息。也正因为这样,科学家常常把球粒陨石的成分作为行星形成之初的成分,也就是原始太阳系的成分。

陨石分类,改编自参考文献[1]。球粒陨石的图片来源:wikiwand.


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