挥发性元素对行星形成

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挥发性元素对行星形成、演化和宜居性至关重要。据《科学》杂志近日发表的一项关于古老陨石的新研究，火星在太阳星云带来挥发性元素之前就“吸积”了来自球粒陨石的该类物质。研究结果颠覆了目前关于地球和火星等岩石行星在形成过程中如何获得挥发性元素，如氢、碳、氧、氮和惰性气体的观点。

美国加利福尼亚大学戴维斯分校地球和行星科学系博士后桑德琳·佩隆说，关于行星形成的一个基本假设是，行星首先从一颗年轻恒星（如早期的太阳）周围的星云中获得这些挥发性元素。由于此时该行星是一个熔岩球体，这些元素最初会溶解到岩浆海洋中，然后散逸到大气中。随后，球粒陨石撞击这颗年轻的行星，带来更多易挥发的元素。因此，科学家们预计，行星内部的挥发性元素应该反映了太阳星云的组成，或者是来自太阳星云和陨石的混合物，而行星大气中的挥发性元素主要来自陨石。这两种来源，即太阳来源和球粒陨石来源，可以通过惰性气体，特别是氪的同位素比率来区分。

落到地球上的来自火星的陨石大多是暴露于火星大气的地表岩石。大部分火星陨石都是球粒陨石。但是，火星“使者”莅临地球的几率非常小。1815年在法国东北部坠落的被命名为“Chassigny”的陨石就是一位来自火星的“稀客”。

研究人员通过使用加利福尼亚大学戴维斯分校稀有气体实验室建立一种新方法，对陨石样品中的微量氪同位素进行了仔细测量，以推断陨石中元素的来源。

他们发现，“Chassigny”陨石中的氪同位素对应来源应属于球粒陨石，而不是太阳星云。这意味着火星大气中存在陨石来源挥发性元素的时间比之前认为的要早得多，而且是在太阳星云存在的情况下——这颠覆了传统的观点。

“在火星内部，氪的成分几乎全部来自球粒陨石，但大气层中的氪是来自太阳星云。”佩隆说，“这是非常独特的。”

结果表明，火星的大气层不可能完全由地幔释气（outgass）形成，因为这会使其含有球粒陨石成分。在岩浆冷却后，火星必须从太阳星云中获得大气，以防止内部球粒陨石来源气体和太阳星云来源气体发生实质性混合。

太阳辐射和太阳风会吹走火星上的太阳星云和原始大气。新的结果表明，火星的形成是在太阳星云消散之前完成的。此外，火星大气中的氪一定以某种方式得到了保存，可能被困在地下或极地冰帽中。