新研究发现地球上的钾是通过陨石运送抵达的

　　显微镜下的陨石薄片。不同的颜色代表不同的矿物，因为光以不同的方式穿过它们。圆形矿物集合体是陨石球粒，是原始陨石的主要成分。资料来源：妮可·西克·聂。

　　据美国物理学家组织网（作者：卡内基科学研究所）：卡内基的妮可·聂（Nicole Nie）和达旺（Da Wang）领导的一项新研究发现，地球上的钾是通过陨石运送服务抵达的。他们发表在《科学》杂志上的研究表明，一些原始陨石中的钾同位素与其他经过化学处理的陨石中的不同。这些结果有助于阐明塑造我们太阳系并决定其行星组成的过程。

　　“在恒星内部发现的极端条件使恒星能够利用核聚变制造元素，”前卡内基博士后、现供职于加州理工学院的聂解释道。“每一代恒星都孕育了后代诞生的原材料，我们可以追溯这种材料的历史。”

　　恒星内部产生的一些物质可以被喷射到太空中，在那里积聚成气体和尘埃云。45亿多年前，一片这样的云在自身坍塌形成了我们的太阳。

　　这一过程的残余物围绕新生恒星形成了一个旋转的圆盘。最终，行星和其他太阳系物体从这些残余物中结合起来，包括后来分裂成小行星和陨石的母体。

　　“通过研究陨石中保存的同位素记录的变化，我们可以追踪它们形成的来源物质，并建立我们太阳系演化的地球化学时间表，”现就读于成都理工大学的王补充道。

　　每一种元素都含有独特数量的质子，但其同位素具有不同数量的中子。同一元素的不同同位素在整个太阳系的分布反映了太阳诞生的物质云的组成。许多恒星促成了这种所谓的太阳分子云，但它们的贡献并不一致，这可以通过研究陨石的同位素含量来确定。

　　Wang和Nie以及卡内基的同事Anat Shahar、Zachary Torrano、Richard Carlson和Conel Alexander测量了32个不同陨石样品中三种钾同位素的比例。

　　钾特别有趣，因为它是一种中等挥发性的元素，因其沸点相对较低而容易蒸发而得名。因此，寻找早于太阳的挥发物同位素比率模式是一项挑战，因为它们在炽热的恒星形成条件下不会停留足够长的时间，从而保持一个容易阅读的记录。

　　显微镜下的陨石薄片，其特征是具有复杂纹理的陨石球粒。软骨是太阳系中最古老的材料之一。资料来源：妮可·西克·聂。

　　聂说：“然而，使用非常灵敏和合适的仪器，我们发现了钾同位素的分布模式，这些模式继承自前太阳系的物质，不同类型的陨石也不同。”。

　　他们发现，在外太阳系形成的一些太阳系最原始的陨石，称为碳质球粒陨石，含有更多的钾同位素，这些钾同位素是由巨大的恒星爆炸（称为超新星）产生的。而其他最常撞击地球的陨石，被称为非碳质球粒陨石，其钾同位素比例与我们的母行星和太阳系内部其他地方所见的相同。

　　沙哈尔总结道：“这告诉我们，就像混合不良的蛋糕面糊一样，在形成碳质球粒陨石的太阳系外部区域和我们生活的太阳系内部区域之间，物质的分布并不均匀。”。

　　多年来，卡内基地球和行星科学家一直致力于揭示地球挥发性元素的起源。这些元素中的一些可能是从外太阳系以碳质球粒陨石的背面运输到这里的。然而，由于在非碳质球粒陨石中发现的太阳前钾同位素的模式与地球上看到的一致，这些陨石可能是地球钾的来源。

　　沙哈尔补充道：“直到最近，科学家们才挑战了一个曾经长期存在的信念，即太阳诞生的太阳星云的温度足以燃烧掉所有挥发性元素。”。“这项研究提供了新的证据，表明挥发物可以在太阳形成过程中存活下来。”

　　需要进行更多的研究，将这一新知识应用到我们的行星形成模型中，看看它是否调整了关于地球及其邻居如何形成的长期信念。

　　相关：对陨石中发现的挥发性元素的两项研究限定了地球物质来源的组成

　　据EurekAlert!：在两项单独的研究中，研究人员发现了陨石中挥发性元素钾（K）和锌（Zn）中的核合成同位素异常，它限定了形成地球物质的来源。根据这两项研究，约9成的地球质量来自太阳系内侧的非碳质（NC）物质，约1成来自太阳系外围的碳质球粒陨石（CC）物质。CC的库藏元素为地球提供了其钾含量的约20%和锌含量的一半。综合这些研究表明，在形成太阳系的热太阳星云中，挥发性元素的分布是不均匀的。

　　核合成异常是化学元素形成时产生的同位素比率中的微小差异。在太阳系形成过程中，带有这些核合成异常的元素会从气相凝结成固态尘埃，后者接着被结合到陨石和包括地球在内的类地行星中。早期太阳系不同部分中的物质继承了不同的核合成异常。形成地球的物质的起源可通过测量陨石的核合成异常而得到限定。然而，挥发性元素的核合成异常（即那些在低温下凝结而成的元素）素来难以测量，因此它们的起源未能得到良好的限定。

　　Nicole Nie、Da Wang和同事对32颗陨石中的3种K同位素（39K, 40K 和 41K）进行了测量。研究人员在同位素40K中发现了核合成异常，与NC陨石中的这种异常相比，CC陨石中的核合成异常更大，可变性也更多。根据这些研究结果，地球岩石中的40K核合成异常比率与NCs的非常接近，这表明地球的大部分K是由NCs输送的，而由CC输送的不到20%。

　　在另一项研究中，Rayssa Martins、Sven Kuthning和同事关注的是另一种挥发性元素：铅（Zn）。作者分析了18颗陨石中的Zn的5种稳定同位素。他们发现了CC和NC陨石间不同的锌同位素中的核合成异常。当与地球的Zn同位素特征进行比较时，Martins、Kuthning等人的发现表明该元素具有混合性来源。据作者计算，地球总质量的约10%来自CC陨石，其中包括其Zn含量的50%。这些研究结果表明，来自太阳系外围的CC物质可能对地球的其它挥发性元素具有重要贡献。

　　Nie在这两个研究小组提供的讨论这两项研究的结果及其影响的附带问卷中写道：“我们的研究以多种方式补充和确认了彼此的结果。在中等挥发性的元素中，K的挥发性最小，而Zn是挥发性最大的元素之一；因此，我们的研究预测，多种挥发性元素应该都保留了核合成异常。”