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陨石是行星地层的副产品,而不是积木

麻省理工学院和普渡大学的研究人员最近发表的一项研究表明,圆球体是一种剧烈而杂乱的行星过程的副产品,而不是积木。 /

早已被认为是早期太阳系的遗迹,已经撞击地球的流星一直被视为地球。这些崎岖不平的金属和岩石上镶嵌着圆球状的微小玻璃状球状颗粒,这些颗粒曾经是熔化的液滴。科学家们认为,软骨云母代表着陆地行星的早期内核:随着太阳系开始凝聚,这些熔融的液滴与一些气体和灰尘相撞,形成更大的行星前驱体。

然而,麻省理工学院和普渡大学的研究人员现在已经发现软骨头可能没有扮演重要角色。在计算机模拟的基础上,该小组得出结论:软骨头不是积木,而是一个暴力和凌乱的行星过程的副产品。

该团队发现,像月球一样大的物体可能在弹丸出现之前就存在了。事实上,研究人员发现,软体球最有可能是由这种月球大小的行星胚胎碰撞而产生的:这些物体以如此猛烈的力量砸碎,以至于熔化了一小部分材料,并将熔化的羽流射入太阳星云。残留的水滴最终会冷却形成软骨头,而软骨头又会附着在较大的身体上 - 其中一些最终会影响地球,被保存为陨石。

麻省理工学院地球,大气和行星科学系博士后布兰登约翰逊说,这一发现修订了太阳系最早的章节之一。

“这告诉我们陨石实际上并不是形成行星的材料的代表 - 它们是行星形成的副产品,这些小部分材料,”约翰逊说。 “但它也告诉我们,早期的太阳系比我们预想的要更猛烈:你们有这些巨大的熔融物喷射出来,真的是非常大的影响。这是一个极端的过程。“

约翰逊和他的同事,包括Maria Zuber,E.A.格里斯沃尔德地球物理学教授和麻省理工学院副研究员副总裁本周在“自然”杂志上发表了他们的研究成果。

高速熔融岩石

为了更好地理解弹头太阳系中弹头的作用,研究人员首先模拟了原行星之间的碰撞 - 小行星和月球之间的岩石体。该团队模拟了早期太阳系中可能发生的所有不同类型的影响,包括其位置,时间,大小和速度。他们发现,在第一个一万年内,人们认为月球的大小相对较快,在考古发现之前就已经出现了。

约翰逊然后使用另一个模型来确定可能熔化和喷射熔融材料的碰撞类型。从这些模拟中,他确定以每秒2.5公里的速度发生碰撞将足以产生喷射到太空中的熔体羽流 - 这种现象称为冲击喷射。

约翰逊说:“一旦这两个物体发生碰撞,很少量的材料会受到高温的冲击,直至它能够融化为止。 “然后这个非常热的材料从撞击点射出来。”

然后,研究小组估计了太阳系首个500万年可能发生碰撞喷射碰撞的次数 - 这是人们相信刚刚出现裂隙的时间段。从这些结果中,约翰逊和他的团队发现,这样的碰撞会在小行星带地区产生足够的弹头,以解释今天在陨石中发现的数量。

落入地方

为了更进一步,研究人员进行了第三次模拟来计算软骨的冷却速率。在实验室的先前实验表明,软骨头以每小时10到1,000开尔文的速度冷却 - 这个速度会产生在陨石中看到的软骨头的质地。 Johnson和他的同事们使用辐射传输模型来模拟产生这种冷却速率所需的冲击条件。他们发现,以每秒2.5公里的速度碰撞的物体确实会产生熔化的液滴,喷射到太空中,会以每小时10至1000开尔文的速度冷却。

“然后我有了这个'尤里卡!'的时刻,我意识到在这些真正的巨大冲击期间喷射可能会解释线粒体的形成,”约翰逊说。 “这一切都落到了地方。”

展望未来,约翰逊计划研究其他类型影响的影响。到目前为止,该小组模拟了垂直碰撞 - 身体直接碰撞。约翰逊预测,倾斜冲击或以某个角度发生的碰撞可能更有效地产生熔融羽状软泥球。他还希望探索一下它们发射到太阳星云后会发生什么。

Zuber指出:“长期以来Chondrules被视为行星积木。 “具有讽刺意味的是,他们现在似乎是早期原行星碰撞的残余。”

芝加哥大学行星科学副教授Fred Ciesla说,这些发现可能会重新分类球粒陨石,这是一类被认为是行星形成原始材料的例子的陨石。

“这将是人们如何看待我们的太阳系的重大转变,”Ciesla说,他没有对这项研究做出贡献。 “如果这个发现是正确的,那么这就意味着球粒陨石对于地球和其他行星的积木不是很好的类比物。整个陨石仍然是太阳系形成过程中发生过程的重要线索,但哪些是行星产生的最好类比会改变。“

这项研究部分由NASA资助。

出版物:Brandon C.Johnson等人,“Impact jetting as the origin of chondrules,”Nature 517,339-341(2015年1月15日); DOI:10.1038 / nature14105

资料来源:麻省理工学院新闻社Jennifer Chu

图片:美国国家航空航天局/加州理工学院