行星形成理論的顛覆只需一顆“石頭”

　　揮發性元素對行星形成、演化和宜居性至關重要。據《科學》雜志近日發表的一項關于古老隕石的新研究，火星在太陽星云帶來揮發性元素之前就“吸積”了來自球粒隕石的該類物質。研究結果顛覆了目前關于地球和火星等巖石行星在形成過程中如何獲得揮發性元素，如氫、碳、氧、氮和惰性氣體的觀點。

　　美國加利福尼亞大學戴維斯分校地球和行星科學系博士后桑德琳·佩隆說，關于行星形成的一個基本假設是，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，帶來更多易揮發的元素。因此，科學家們預計，行星內部的揮發性元素應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驗室建立一種新方法，對隕石樣品中的微量氪同位素進行了仔細測量，以推斷隕石中元素的來源。

　　他們發現，“Chassigny”隕石中的氪同位素對應來源應屬于球粒隕石，而不是太陽星云。這意味著火星大氣中存在隕石來源揮發性元素的時間比之前認為的要早得多，而且是在太陽星云存在的情況下——這顛覆了傳統的觀點。

　　“在火星內部，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，“這是非常獨特的。”

　　結果表明，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，以防止內部球粒隕石來源氣體和太陽星云來源氣體發生實質性混合。

　　太陽輻射和太陽風會吹走火星上的太陽星云和原始大氣。新的結果表明，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。