車里雅賓斯克隕石：小行星碰撞的微觀視角可幫助理解行星的形成

由劍橋大學領導的一個研究小組結合了對車里雅賓斯克隕石的測年和顯微鏡分析，以獲得對古代撞擊事件的時間的更準確的分析。該隕石在2013年落入地球並成為頭條新聞。

他們的研究成果發表在《地球與環境通訊》上，研究了隕石內的礦物是如何被不同時間的撞擊破壞的，這意味著他們可以確定可能參與行星形成的最大和最古老的事件。

領導這項研究的Craig Walton說：「隕石撞擊的年齡往往是有爭議的：我們的工作表明，我們需要利用多條證據線來更加確定撞擊的歷史–幾乎就像調查古代犯罪現場一樣，」他是劍橋大學地球科學系的學生。

在我們太陽系歷史的早期，包括地球在內的行星是由小行星和更大的天體之間的大規模碰撞形成的，被稱為原行星。

共同作者Oli Shorttle博士說：「這些撞擊的證據是如此古老，以至於它在行星上已經消失了–特別是地球的『短時記憶』，因為表面的岩石不斷地被板塊構造所回收。」

小行星及其碎片作為隕石落在地球上，相反，它們是惰性的、寒冷的和更古老的–使它們成為碰撞的忠實的時間記錄者。

這項新研究是與中國科學院和英國開放大學的研究人員合作進行的，記錄了車里雅賓斯克隕石內的磷酸鹽礦物是如何被不同程度地擊碎的，以便拼湊出碰撞的歷史。他們的目的是證實隕石的鈾鉛測年，即觀察一種同位素衰變為另一種同位素所經過的時間。

中國科學院地質與地球物理研究所的胡森博士說：「大多數原始隕石中的磷酸鹽是對隕石在其母體上經歷的衝擊事件進行測年的絕佳目標。」

此前對這塊隕石的測年顯示了兩個撞擊年齡，一個更早，大約是45億年前的碰撞，另一個發生在過去5000萬年內。

但是這些年齡並不那麼明確。就像一幅畫隨著時間的推移而褪色一樣，連續的碰撞會掩蓋曾經清晰的畫面，導致科學界對所記錄的撞擊的年齡甚至數量的不確定性。

新的研究將車里雅賓斯克隕石記錄的碰撞按時間順序排列，將隕石上新的鈾鉛年齡與在其晶體結構內看到的碰撞引起的加熱的微觀證據聯繫起來。這些微觀線索隨著每次連續的撞擊在礦物中積累起來，這意味著碰撞可以被區分開來，按時間順序排列並確定日期。

他們的發現表明，含有最古老的碰撞印記的礦物要麼在高溫下被打碎成許多更小的晶體，要麼在高壓下強烈變形。

研究小組還描述了隕石中的一些礦物顆粒，它們是在壓力和溫度較低的情況下被一個較小的撞擊擊碎的，它們記錄的年齡要近得多，不到5000萬年。他們認為這次撞擊可能將車里雅賓斯克隕石從其主小行星上剝落，然後飛向地球。

綜上所述，這支持了一個兩階段的碰撞歷史。Walton說：「對我們來說，問題是這些日期是否可信，我們能否將這些撞擊與撞擊產生的過熱證據聯繫起來？"我們所表明的是，測定日期的礦物學背景真的很重要。」

科學家們對45億年前的撞擊日期特別感興趣，因為這大約是我們認為地月系統產生的時間，可能是兩個行星體碰撞的結果。

車里雅賓斯克隕石屬於一組所謂的石質隕石，所有這些隕石都含有高度破碎和重新熔化的物質，大致與這次巨大的撞擊相吻合。

新獲得的日期支持以前的建議，即許多小行星在44.8億-44.4億年前經歷了高能量的碰撞。「所有這些小行星在這個時候都記錄了強烈的熔化，這一事實可能表明太陽系的重新組織，要麼是地球-月球形成的結果，要麼是巨行星的軌道運動。」

Walton現在計劃在月球形成撞擊的窗口期細化測年，這可能會告訴我們我們自己的星球是如何形成的。