科學家使用來自灶神星的隕石資料來解決“地幔缺失問題”,並將我們對太陽系的瞭解推遲到它開始形成後的僅僅幾百萬年。
矮行星灶神星正在幫助科學家更好地瞭解太陽系形成的最早時代。
最近的兩篇文章使用來自灶神星的隕石資料來解決“地幔缺失問題”,並將我們對太陽系的瞭解推遲到它開始形成後的僅僅幾百萬年。
這些論文分別於9月14日和9月30日分別發表在《自然通訊》和《自然天文學》上。
灶神星
灶神星是1807年3月29日奧伯斯博士發現的第四顆小行星,奧伯斯博士是天空巡邏隊的成員,他還發現了穀神星和智慧星。
灶神星在200萬到300萬年間完成了吸積。在400萬到500萬年間,它被放射性衰變的能量加熱並熔化,從而導致金屬原子核的分離。
600-700萬年後,80%的物質結晶後,對流將停止。剩餘物質被擠壓形成星殼,或在爆炸過程中變成玄武岩熔岩,或形成壽命短暫的岩漿海。
當較老的熔岩受到較新表層的壓力而變形時,恆星核心的較深層就會結晶成深層岩石。最後,灶神星內部慢慢冷卻,變成了現在的樣子。
它足夠大,可以像地球、月球和火星等岩石類地球物體一樣進化。它是小行星帶中僅次於穀神星的第二大天體,佔主小行星帶總質量的9%。
和穀神星一樣,灶神星的軌道位於木星和火星之間的主小行星帶。但它能被歸類為矮行星嗎?
經過多次測量,灶神星的質量只有智神星質量的25%,而且是一個密度比比智神星小得多的扁球體,沒有足夠的質量克服固體應力達到流體靜力平衡的形狀。
因此,灶神星在第26屆國際天文學聯合會大會上,代表們認為現在談論灶神星是否可以歸為矮行星還為時過早,應該繼續稱其為太陽系中的小天體。
他和太陽系其他小天體一樣,自身不發光,而是透過反射太陽光而發光。它的亮度與它離太陽和地球的距離有關,也取決於它的表面反射太陽光的能力。
灶神星比穀神星更靠近太陽。它的軌道還在穀神星的軌道上,灶神星表面反射陽光的能力更強。因此,灶神星是太陽系中最亮的小天體,平均亮度達到6.5等。
這些小行星被儲存在太陽系的撞擊環境中,並且從它們形成以來的一切都完好無損。
在太陽系的小行星中,最受科學家們關注的兩個"大哥大"是灶神星和穀神星。
近十年來,在對太陽系特別是小行星的觀測和理論研究中,科學家們對太陽系的結構也有了一些新的認識。
新瞭解
在最近的《自然天文學》論文中,加州大學戴維斯分校文理學院地球與行星科學教授尹慶珠和加州大學戴維斯分校的研究生SupratimDey和AudreyMiller與新墨西哥大學的第一作者ZoltanVaci合作,描述了最近發現的三顆確實包含地幔巖的隕石,稱為超基性隕石,其中包括礦物橄欖石作為主要成分。
科學家們現在知道灶神星的結構和地球一樣,可以分為三層:由金屬鐵和鎳組成的核心。地核被橄欖石地幔覆蓋,外地幔是星殼。
像地球這樣的行星其中大部分都是地幔。但地幔型岩石在小行星和隕石中卻很少見。
2011年,美國宇航局的黎明任務,遠端觀測了灶神星上最大的南極撞擊坑的岩石,但沒有發現地幔岩石。
尹慶珠說:“這是我們第一次能夠對灶神星的地幔進行取樣。”。“如果我們觀察隕石,我們有核心物質,有地殼,但看不到地幔。”行星科學家將其稱為“地幔缺失問題”。
早期,這些是由碰撞加熱的熔岩球。鐵和嗜鐵元素,或“愛鐵”元素,如錸、鋨、銥、鉑和鈀,沉到中心形成金屬核,使地幔缺乏這些元素。
隨著行星冷卻,地幔上形成了一層薄薄的固體地殼。後來,隕石將鐵和其他元素帶到地殼。
灶神星在地球、月球和火星等更大的物體之前很久就形成了一個堅固的地殼。
因為它太小了,所以,在地殼和地幔中積累的親鐵元素形成了地核,也形成了非常早期的太陽系的記錄。
隨著時間的推移,碰撞使灶神星上的碎片有時會作為隕石落到地球上。
研究發現
尹慶珠在加州大學戴維斯分校的實驗室之前曾與一個國際團隊合作,研究月球地殼中的元素,以探測早期太陽系。
現在加州大學戴維斯分校的團隊對同位素進行了精確分析,建立了一個指紋,使他們能夠識別隕石來自灶神星或非常相似的物體。
這項工作得到了澳門科技發展基金、德意志研究機構和美國宇航局的部分支援。
澳門科技大學的朱孟華和他的同事使用Vesta擴充套件了這項工作。
尹慶珠說。“這將我們推回到太陽系形成開始後的兩百萬年。”“因為灶神星很早就形成了,所以這是一個很好的模板,可以瞭解太陽系的整個歷史。”
人們曾認為灶神星和較大的內行星可以從小行星帶中獲取大部分物質。
但這項研究的一個關鍵發現是,內行星(水星、金星、地球和月球、火星和內矮行星)的大部分質量來自與太陽系早期其他大型熔融天體的碰撞和合並。
也就是說小行星帶本身代表了行星形成的剩餘物質,但對更大的世界貢獻不大。
這些特徵暗示它和穀神星具有不同的演化路徑。若把它與穀神星一道研究,相互比對,將能更加清晰地揭示太陽系的演化過程。