太阳系形成后残留的陨石碎片就像时间胶囊,承载着些许古怪的故事。几个月前,瑞士联邦理工学院的科学团队剖开了这样一颗“胶囊”,在一块名为2008 TC3的小行星碎片中找到了钻石颗粒。可以说,这些钻石应该来自于数十亿年前一个从地球身边呼啸而过、失落已久的巨大行星。

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图为2008 TC3小行星的陨石样本切片。经研究发现,陨石内的钻石须由大型星体孕育产生。(供图:瑞士联邦理工学院/

2008年10月,天文学家发现一颗4米宽的小行星正处于与地球相撞的轨道上。不到一天后,2008 TC3太空陨石在苏丹努比亚沙漠上空37公里处爆炸,降下一阵陨石雨。约50颗1-10厘米的陨石碎片被收集到一起,它们被统称为“第六站”(Almahata Sitta)陨石,以供科学研究。

这些碎片大都属于“橄辉无球粒陨石”(ureilites),呈岩石构造,多含纳米级别的钻石微粒。这些钻石微粒的形成方式不止一种,如果能找出具体成因,不但有利于揭开这些颗粒的身世之谜,更能由此及彼地推测太阳系的演进历程。

一个解释是“冲击波说”——流星撞击地球产生冲击波,挤压陨石构造,从而形成钻石。这就是“朗斯代尔石”(lonsdaleite)的由来。“朗斯代尔石”是一种超硬钻石形体,其原子结构为六边形,因此硬度为地球上普通钻石的1.58倍。其他可能性包括化学气相沉积,也可能基于大家更熟悉的“稳定压力说”,即在行星地下较深处、有稳定压力的地方,可形成钻石。

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化学图谱显示,钻石内部含有铁杂质(黄色)、硫杂质(红色)。(供图:瑞士联邦理工学院地球与行星科学实验室)

为解开“第六站”陨石形成之谜,瑞士联邦理工学院的研究团队与德、法两国的同行一道,对其进行取样分析。利用透射电子显微镜,研究人员确定了这颗陨石的结构与形态,发现钻石微粒中含有铬铁矿、磷酸盐和铁镍硫化物等成份的杂质。

这些杂质要是出现在地球内部形成的钻石里,并没什么特别之处;但在外星陨石里出现却还是头一次。这本身就值得玩味。更引人深思的是,经研究团队计算,这些钻石必须在超过20亿帕斯卡的压力之下才能形成。这就是说,孕育这些钻石的母星,至少也要与水星一般大小,最大则可能赶上火星。

还有,这些钻石既然已经随“第六站”陨石坠落在地球上,说明它们的母星无论曾经什么模样,如今也已不复存在了——它们形成于深深的地底,要从那里脱离出来进入太空,不发生一场惊世浩劫是不可能做到的。研究团队转而推测,这些钻石可能来自于行星胚胎。

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图为陨石样本的扫描透射电子显微彩像,蓝色为钻石区,黄色为杂质区,灰色为石墨区。 

太阳系诞生之初,远不是今天这副安稳的样貌。太阳形成后,环绕四周的大量尘埃和气体缓慢粘合到一起,形成大大小小的行星胚胎。而这些行星胚胎又会周期性地相互碰撞、粘合,行星像雪球一样越滚越大,直到长成今天这幅模样。月球也是这样形成的——地球的卫星和火星的两颗卫星都可能是基于惊人规模的撞击才孕育出来的。

研究人员表示,“第六站”陨石钻石的发现,为“行星胚胎”理论提供了有力证明。无论这些钻石来自于哪一个失落的星球,这颗星球很可能在几十亿年前就已经解体了。

  • 上述研究结果发表于《自然通讯》杂志。


翻译:李芜

校对:李莉

编辑:漫倩

来源:newatlas

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