日本茨城大学W. Fujiya、德国马克斯?普朗克化学研究所P. Hoppe、日本海洋地球科学研究所(JAMSTEC)T. Ushikubo和东京大学大气和海洋研究所Y. Sano合作开展一项研究,他们通过推断陨石中碳酸盐矿物的干冰量,成功确定了小行星的初始形成位置。这项研究成果于7月2日发表在《自然-天文学》(Nature Astronomy)期刊上。
研究结果首次表明,现在位于小行星带中的一些小行星最初形成于太阳系外(木星轨道以外),之后向内迁移至目前的轨道。大多数小行星目前都集中在火星和木星轨道之间的小行星带。理论模型提出,其中一些小行星最初形成于寒冷的太阳系外,由于巨型行星的轨道迁移而分散并运送到它们目前所在的位置。
科学家利用坠落到地球的小行星碎片——陨石来测试理论模型。这些陨石中挥发性物质(如碳化合物)的丰富性,可用于表示小行星的形成温度,从而进一步揭露小行星与太阳的距离。
研究小组收集了于2000年坠落在加拿大西部的塔吉什湖(Tagish Lake)中的陨石,并分析了其碳酸盐矿物的碳同位素比(碳-13与碳-12的比率)。结果发现,碳酸盐矿物中的碳可能来自陨石母小行星中所含的干冰。而且,干冰的估计碳同位素比和母体中二氧化碳与水的比例都与彗星中的冰相似。这些结果表明,塔吉什湖陨石的母体(可能属于D型小行星)是在极低的低温环境中形成的,甚至比木星离太阳更远,因为木星的二氧化碳可能已经凝结。这颗D型小行星随后迁移到小行星带。该实验是确定小行星形成过程及其轨道演化的第一次尝试。
陨石中的碳酸盐矿物可以揭示其母小行星中干冰的丰度,而干冰丰度又是环境温度的良好指标。因此,预估陨石中的碳酸盐矿物将有助于阐明小行星的形成过程。此外,D型小行星和彗星的相似性表明,通过研究D型小行星可以获得关于彗星和海王星外天体的信息,这些信息对于未来的行星探索任务至关重要。
(刘雪雁 编译)
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