揮發(fā)性元素對(duì)行星形成、演化和宜居性至關(guān)重要。據(jù)《科學(xué)》雜志近日發(fā)表的一項(xiàng)關(guān)于古老隕石的新研究，火星在太陽(yáng)星云帶來(lái)?yè)]發(fā)性元素之前就“吸積”了來(lái)自球粒隕石的該類物質(zhì)。研究結(jié)果顛覆了目前關(guān)于地球和火星等巖石行星在形成過(guò)程中如何獲得揮發(fā)性元素，如氫、碳、氧、氮和惰性氣體的觀點(diǎn)。

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校地球和行星科學(xué)系博士后桑德琳·佩隆說(shuō)，關(guān)于行星形成的一個(gè)基本假設(shè)是，行星首先從一顆年輕恒星(如早期的太陽(yáng))周圍的星云中獲得這些揮發(fā)性元素。由于此時(shí)該行星是一個(gè)熔巖球體，這些元素最初會(huì)溶解到巖漿海洋中，然后散逸到大氣中。隨后，球粒隕石撞擊這顆年輕的行星，帶來(lái)更多易揮發(fā)的元素。因此，科學(xué)家們預(yù)計(jì)，行星內(nèi)部的揮發(fā)性元素應(yīng)該反映了太陽(yáng)星云的組成，或者是來(lái)自太陽(yáng)星云和隕石的混合物，而行星大氣中的揮發(fā)性元素主要來(lái)自隕石。這兩種來(lái)源，即太陽(yáng)來(lái)源和球粒隕石來(lái)源，可以通過(guò)惰性氣體，特別是氪的同位素比率來(lái)區(qū)分。

落到地球上的來(lái)自火星的隕石大多是暴露于火星大氣的地表巖石。大部分火星隕石都是球粒隕石。但是，火星“使者”蒞臨地球的幾率非常小。1815年在法國(guó)東北部墜落的被命名為“Chassigny”的隕石就是一位來(lái)自火星的“稀客”。

研究人員通過(guò)使用稀有氣體實(shí)驗(yàn)室建立一種新方法，對(duì)隕石樣品中的微量氪同位素進(jìn)行了仔細(xì)測(cè)量，以推斷隕石中元素的來(lái)源。

他們發(fā)現(xiàn)，“Chassigny”隕石中的氪同位素對(duì)應(yīng)來(lái)源應(yīng)屬于球粒隕石，而不是太陽(yáng)星云。這意味著火星大氣中存在隕石來(lái)源揮發(fā)性元素的時(shí)間比之前認(rèn)為的要早得多，而且是在太陽(yáng)星云存在的情況下——這顛覆了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)。

“在火星內(nèi)部，氪的成分幾乎全部來(lái)自球粒隕石，但大氣層中的氪是來(lái)自太陽(yáng)星云。”佩隆說(shuō)，“這是非常獨(dú)特的。”

結(jié)果表明，火星的大氣層不可能完全由地幔釋氣(outgass)形成，因?yàn)檫@會(huì)使其含有球粒隕石成分。在巖漿冷卻后，火星必須從太陽(yáng)星云中獲得大氣，以防止內(nèi)部球粒隕石來(lái)源氣體和太陽(yáng)星云來(lái)源氣體發(fā)生實(shí)質(zhì)性混合。

太陽(yáng)輻射和太陽(yáng)風(fēng)會(huì)吹走火星上的太陽(yáng)星云和原始大氣。新的結(jié)果表明，火星的形成是在太陽(yáng)星云消散之前完成的。此外，火星大氣中的氪一定以某種方式得到了保存，可能被困在地下或極地冰帽中。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

關(guān)鍵詞： 行星形成理論 揮發(fā)性元素 古老隕石 太陽(yáng)星云