地大新闻网（通讯员 余淳梅）近日，我校地球与行星科学学院朱柯教授团队围绕早期太阳系分异小行星的形成与演化，在《美国科学院院刊》（PNAS）和《科学进展》（Science Advances）连续发表研究成果。两项研究以钛辉无球粒陨石（angrite）这一古老岩浆陨石为研究载体，结合高精度镍、铬同位素分析，揭示了该陨石母体在太阳系形成早期经历的高能撞击、挥发分丢失、外来物质混染和蒸汽再凝结等过程，为认识类地行星前身天体的早期演化，提供了新的同位素证据。
钛辉无球粒陨石是目前已知最古老的岩浆岩之一，形成于约45.6亿年前，被认为来自一个早期形成并快速分异的小行星母体。因其结晶年龄古老、同位素体系保存较好，该陨石长期被用于校准早期太阳系短寿命放射性同位素计时体系。同时，它也是太阳系中挥发分含量最低的行星物质之一，其母体为何如此“干”、挥发分在何时以及通过何种机制丢失，一直是行星科学和天体化学研究中的重点研究难题。
在发表于《美国科学院院刊》的研究成果中，朱柯教授团队通过高精度镍同位素分析发现，不同类型钛辉无球粒陨石样品记录了母体多阶段挥发分演化历史。来自天体深部的样品，镍同位素组成与球粒陨石接近，而地幔和火山样品，则显示明显的镍同位素分馏特征。研究认为，钛辉无球粒陨石母体先是在早期岩浆洋阶段出现挥发分亏损，后续又遭遇高能撞击事件，导致镍等中等挥发性元素蒸发，并使部分轻镍蒸汽重新凝结到母体表层。该研究表明，分异小行星的挥发分亏损并非单一过程造成，而是早期内部熔融和后期撞击改造共同作用的结果。
Angrite母体高能撞击、蒸发与蒸汽再凝结演化示意图
在发表于《科学进展》的研究成果中，团队进一步利用高精度非质量分馏铬同位素和氧同位素追踪撞击物来源。结果显示，来自钛辉无球粒陨石母体深部的样品具有一致的⁵⁴Cr同位素组成，可代表其地幔同位素组成；而快速冷却的火山钛辉无球粒陨石基质显示异常的⁵⁴Cr同位素特征，指示其表层物质受到外来撞击体混染。结合铬—氧同位素二元混合的蒙特卡洛模型，研究团队提出，该撞击体最可能是Ivuna（CI）型碳质球粒陨石。CI型物质是太阳系中最富挥发分、最“湿”的原始物质之一，而钛辉无球粒陨石是最“干”的行星物质之一，因此该研究揭示了一次“湿”物质撞击“干”行星母体的极端事件。
Angrite样品铬—氧同位素组成及 CI 型撞击体混合模型
两项研究从不同同位素体系出发，构建了钛辉无球粒陨石母体从早期吸积、熔融分异和挥发分亏损，到后期高能撞击、外来物质混染和蒸汽再凝结的连续演化图景。相关成果表明，早期太阳系分异小行星的化学与同位素特征，既受形成环境、内部演化影响，也被频繁的天体撞击深刻改造。这对理解类地行星前身天体的挥发分来源与丢失机制、撞击混合过程以及同位素计时体系的可靠性具有重要意义。
两篇论文第一完成单位均为中国地质大学（武汉），朱柯教授为论文第一作者和通讯作者，合作者来自日本国立极地研究所、东京科学大学、芝加哥大学、德国拜罗伊特大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、加州大学洛杉矶分校、武汉上谱分析技术有限公司等单位。
论文链接：
1. High-energy impact and vapor recondensation history of the angrite parent body revealed by nickel isotopes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122, e2519759122.
https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2519759122
2. When wet meets dry: An Ivuna-like impactor triggered volatile loss on the angrite parent body. Science Advances, 12, eaeb1432.
https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aeb1432
(编辑 王俊芳 审稿 陈华文)
