科技日報訊 (實(shí)習(xí)記者張佳欣)揮發(fā)性元素對行星形成、演化和宜居性至關(guān)重要。據(jù)《科學(xué)》雜志近日發(fā)表的一項關(guān)于古老隕石的新研究，火星在太陽星云帶來揮發(fā)性元素之前就“吸積”了來自球粒隕石的該類物質(zhì)。研究結(jié)果顛覆了目前關(guān)于地球和火星等巖石行星在形成過程中如何獲得揮發(fā)性元素，如氫、碳、氧、氮和惰性氣體的觀點(diǎn)。
美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校地球和行星科學(xué)系博士后桑德琳·佩隆說，關(guān)于行星形成的一個基本假設(shè)是，行星首先從一顆年輕恒星(如早期的太陽)周圍的星云中獲得這些揮發(fā)性元素。由于此時該行星是一個熔巖球體，這些元素最初會溶解到巖漿海洋中，然后散逸到大氣中。隨后，球粒隕石撞擊這顆年輕的行星，帶來更多易揮發(fā)的元素。因此，科學(xué)家們預(yù)計，行星內(nèi)部的揮發(fā)性元素應(yīng)該反映了太陽星云的組成，或者是來自太陽星云和隕石的混合物，而行星大氣中的揮發(fā)性元素主要來自隕石。這兩種來源，即太陽來源和球粒隕石來源，可以通過惰性氣體，特別是氪的同位素比率來區(qū)分。
落到地球上的來自火星的隕石大多是暴露于火星大氣的地表巖石。大部分火星隕石都是球粒隕石。但是，火星“使者”蒞臨地球的幾率非常小。1815年在法國東北部墜落的被命名為“Chassigny”的隕石就是一位來自火星的“稀客”。
研究人員通過使用稀有氣體實(shí)驗室建立一種新方法，對隕石樣品中的微量氪同位素進(jìn)行了仔細(xì)測量，以推斷隕石中元素的來源。
他們發(fā)現(xiàn)，“Chassigny”隕石中的氪同位素對應(yīng)來源應(yīng)屬于球粒隕石，而不是太陽星云。這意味著火星大氣中存在隕石來源揮發(fā)性元素的時間比之前認(rèn)為的要早得多，而且是在太陽星云存在的情況下——這顛覆了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)。
“在火星內(nèi)部，氪的成分幾乎全部來自球粒隕石，但大氣層中的氪是來自太陽星云。”佩隆說，“這是非常獨(dú)特的。”
結(jié)果表明，火星的大氣層不可能完全由地幔釋氣(outgass)形成，因為這會使其含有球粒隕石成分。在巖漿冷卻后，火星必須從太陽星云中獲得大氣，以防止內(nèi)部球粒隕石來源氣體和太陽星云來源氣體發(fā)生實(shí)質(zhì)性混合。
太陽輻射和太陽風(fēng)會吹走火星上的太陽星云和原始大氣。新的結(jié)果表明，火星的形成是在太陽星云消散之前完成的。此外，火星大氣中的氪一定以某種方式得到了保存，可能被困在地下或極地冰帽中。