陨石中的“异常”，或可说明地球上的水从何而来

阿连德陨石侧视图。

近日，美国加州理工学院和新西兰惠灵顿维多利亚大学的研究人员分析了阿连德陨石内的古代矿物，发现其中锶-84（Sr-84）的含量异常高。Sr-84是一种罕见的轻同位素，它可能来自少见的核合成过程。这一发现或许能为追溯地球水的历史提供新线索。相关研究成果刊登在《科学进展》杂志中。

锶（Sr）是一种化学反应性金属，有四种稳定的同位素：Sr-84、Sr-86、Sr-87和Sr-88。科学家们认为，在测定早期太阳系物质的年代时，Sr是极为有用的工具元素。而由于重同位素Sr-87由放射性同位素Rb-87衰变产生，Rb-87的半衰期长达490亿年（宇宙年龄的三倍），因此，它也同样是测定宇宙中古老物质年代的好帮手。

用Rb-Sr定年的优点在于，Rb在相对低温中也很容易蒸发形成气相，而Sr则不易挥发。因此，Rb在富含其他挥发物（如水）的太阳系天体中所占的比例更高。与直觉相悖的是，地球上的Rb-Sr比值仅为富水陨石的十分之一。这意味着地球要么由缺水物质积累而成，要么由富水物质积累而成，但随着时间推移，失去了大部分水和Rb。从理论上讲，Rb-Sr计时器能够区分这两种情况。如果后一种情况为真，新形成的地球将缺乏水等挥发物，地球和陨石中的Sr-87含量，将与已知最古老的太阳系固体——CAls中的Sr-87含量相似。CAls是陨石中富含钙和铝的包裹体，它代表了早期太阳星云中凝聚的第一批物质，而太阳星云则孕育了太阳系。因此，CAls也是太阳系形成的见证者。

长期以来，科学家们一直为CAls的组成感到困扰，他们无法借此判断早期地球干燥与否。其原因在于，与其他太阳系物质不同，CAls的四种Sr同位素比例异常，其中Sr-84的比例略高。这是对Rb-Sr年代测定法有效性的挑战，同时也引出了一个关键问题：二者比例为何不同？

为了深入分析CAls微粒样本的成分，研究人员采用了分步溶出法对其进行处理。他们发现，残余样品几乎完全由Sr-84构成，而典型样品的Sr-84含量仅为0.56%。因此，Tissot等认为，这种微粒一定是在太阳系诞生之前形成的，并且在遭受了当时的极端灾难过程后幸存。在此过程中，恒星物质被加热至极高温度，随后蒸发，最终重新凝结成固体。Tissot指出，Cals中的高含量Sr-84表明，地球可能一开始由富水物质积累而成，但在诞生后的最初百万年间，这些物质的水分渐渐流失了。

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编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：https://phys.org/news/2021-07-cosmic-meteorite-reveal-earth.html

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