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来自研究机构

传递盐:这块太空岩石提供了地球如何获得水的线索

日期:
2023年6月13日
来源:
亚利桑那大学
简介:
在一颗小行星的样本中发现的微小盐粒提供了强有力的证据,证明液态水在太阳系中可能比以前认为的更普遍。
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氯化钠,也就是食盐,并不是那种能吸引科学家想象力的矿物质。然而,在一颗小行星的样本中发现的少量微小的盐晶体让亚利桑那大学月球和行星实验室的研究人员感到兴奋,因为这些晶体只能在液态水存在的情况下形成。

根据研究小组的说法,更有趣的是,这个样本来自一颗s型小行星,这是一种已知的主要缺乏含水或含水矿物的小行星。这一发现有力地表明,大量穿越太阳系的小行星可能并不像之前认为的那样干燥。这一发现发表在自然天文学,爱博网站这再次推动了一个假设,即地球上的大部分水(如果不是全部的话)可能是在地球动荡的婴儿期通过小行星到达的。

该研究的资深作者、亚利桑那大学月球和行星实验室的行星科学教授汤姆·泽加(Tom Zega)和主要研究作者、月球和行星实验室的博士后车绍凡(Shaofan Che)对2005年日本隼鸟号任务从小行星Itokawa收集的样本进行了详细分析,这些样本于2010年被带回地球。

这项研究首次证明了盐晶体起源于小行星的母体,排除了样品到达地球后由于污染而形成的可能性,这个问题一直困扰着之前在类似来源的陨石中发现氯化钠的研究。

“这些颗粒看起来就像你在家里把食盐放在电子显微镜下看到的一样,”Zega说。“它们是漂亮的方形晶体。这也很有趣,因为我们在小组会议上讨论了很多关于他们的话题,因为这太不真实了。”

泽加说,这些样本代表了一种被称为普通球粒陨石的外星岩石。来自所谓的s型小行星,如Itokawa,这种类型的陨石占地球上收集到的陨石的87%。它们中很少被发现含有含水矿物。

“长期以来,人们一直认为普通球粒陨石不太可能是地球上的水源,”泽加说,他是月球和行星实验室柯伊伯材料成像和表征设施的主任。“我们发现的氯化钠告诉我们,这个小行星群可能蕴藏着比我们想象的更多的水。”

今天,科学家们基本上同意,地球和其他岩石行星,如金星和火星,是在年轻的太阳周围被称为太阳星云的翻滚、旋转的气体和尘埃云的内部区域形成的,那里的温度非常高,以至于水蒸气无法从气体中凝结,切说。

“换句话说,地球上的水必须从太阳星云的外围输送,那里的温度要低得多,允许水存在,最有可能以冰的形式存在,”切说。“最有可能的情况是,彗星或另一种被称为c型小行星的小行星,它们居住在太阳星云的更远的地方,向内迁移,并通过撞击年轻的地球来运送它们的水。”

水可能存在于普通球粒陨石中,因此比它们的“湿润”同类更接近太阳,这一发现对试图解释早期地球的水输送的任何场景都有意义。

研究中使用的样本是一种微小的尘埃颗粒,直径约为150微米,大约是人类头发直径的两倍,研究小组从中切下了大约5微米宽的一小部分——刚好足以覆盖单个酵母细胞——用于分析。

通过使用多种技术,切排除了氯化钠是人体汗液、样品制备过程或暴露于实验室湿气等污染的结果。

由于样本已经保存了五年,研究小组拍摄了前后的照片并进行了比较。照片显示,样品内氯化钠颗粒的分布没有改变,排除了任何颗粒在此期间沉积到样品中的可能性。此外,Che还进行了对照实验,处理了一组与Itokawa样品相同的陆地岩石样品,并用电子显微镜对它们进行了检查。

他说:“陆地样本不含任何氯化钠,因此我们确信样本中的盐是小行星Itokawa的原生盐。”“我们排除了所有可能的污染源。”

泽加说,每天都有大量的外星物质像雨点一样落在地球上,但其中大部分在大气层中燃烧,永远不会到达地球表面。

他说:“你需要一块足够大的岩石,才能在进入地球时幸存下来,并输送水。”

上世纪90年代,已故的月球与行星实验室前主任迈克尔·德雷克(Michael Drake)领导了一项研究,他提出了一种机制,通过这种机制,早期太阳系中的水分子可以被困在小行星矿物中,甚至可以在撞击地球时幸存下来。

“这些研究表明,仅仅通过这种机制就可以输送几个海洋的水,”泽加说。“如果现在证明最常见的小行星可能比我们想象的要‘湿润’得多,那将使小行星输水的假设更加可信。”

Itokawa是一颗花生形状的近地小行星,长约2000英尺,直径750英尺,据信是从一个更大的母体中分离出来的。根据Che和Zega的说法,可以想象那里可能积累了冷冻的水和冷冻的氯化氢,并且在太阳系早期,放射性元素的自然衰变和陨石的频繁撞击可能提供了足够的热量来维持涉及液态水的热液过程。最终,母体会屈服于撞击,分裂成更小的碎片,从而形成了Itokawa。

“一旦这些成分聚集在一起形成小行星,就有可能形成液态水,”泽加说。“一旦你有了液体形式,你就可以把它们想象成占据小行星的空洞,并有可能进行水化学。”

然而,指向石川样本中的盐晶体自太阳系形成之初就存在的证据并没有就此结束。研究人员在样品中发现了一条斜长石脉,这是一种富含钠的硅酸盐矿物,富含氯化钠。

“当我们在陆地样品中看到这样的蚀变脉时,我们知道它们是由水蚀变形成的,这意味着它一定与水有关,”切说。“事实上,我们看到与钠和氯有关的纹理是另一个强有力的证据,表明这种情况发生在小行星上,因为水流经这种含钠的硅酸盐。”

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故事来源:

材料所提供的亚利桑那大学。丹尼尔·斯托尔特(Daniel Stolte)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 车少凡,托马斯·j·泽加。小行星Itokawa上的热液活动自然天文学爱博网站, 2023;DOI:10.1038 / s41550 - 023 - 02012 - x

引用此页

亚利桑那大学。“传递盐:这块太空岩石提供了地球如何获得水的线索。”《科学日报》。《科学日报》,2023年6月13日。< www.koonmotors.com/releases/2023/06/230613190805.htm >。
亚利桑那大学。(2023年6月13日)。传递盐:这块太空岩石提供了地球如何获得水的线索。《科学日报》。2023年6月15日检索自www.koonmotors.com/releases/2023/06/230613190805.htm
亚利桑那大学。“传递盐:这块太空岩石提供了地球如何获得水的线索。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2023/06/230613190805.htm(2023年6月15日访问)。

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