科学家发现,在陨石内发现的微小钻石显示出起源于一颗失落行星的迹象——这颗行星的历史可以追溯到太阳系的早期。
这一惊人的发现可以帮助我们解决天文学中最持久的问题之一,即行星的形成。
据洛桑联邦理工学院的研究人员称,这些钻石来自被称为阿尔玛哈塔西塔于 2008 年 10 月落入努比亚沙漠,其形成压力与早期太阳系原行星一致。
关于行星的形成有很多谜团,但基于我们自己的太阳系和对越来越多的系外行星的研究,我们或多或少知道它是如何运作的。
这一切都始于一颗年轻恒星周围原行星盘中的尘埃颗粒。由于静电力,这些颗粒开始相互粘附。
如果足够多的尘埃颗粒逐渐积累形成更大的团块,然后足够多的尘埃团块碰撞并融合在一起,整个物体就会在重力作用下塌缩成一个尺寸在1到10公里之间的更坚固的物体——一个星子。
大多数星子都保持这个大小。但有些物体在磁场和偏心轨道的帮助下,经常以高速碰撞并结合在一起,形成更大的物体,尺寸介于和大小,具有熔化的核心。
这些被称为原行星,行星的“胚胎”,早期太阳系有数百个。
艺术家对原行星盘的概念。 (美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室)
随着时间的推移,他们多次相互碰撞,融合成越来越大的质量,直到形成我们今天所知的行星。
天文学家认为,仍然漂浮在太阳系周围的小行星是那些日子的残余物——来自将物质炸回太空的反复碰撞。
Almahata Sitta 是一个罕见的案例 -第一次陨石材料是从小行星上回收的,该小行星是在太空中及其与地球相撞期间被追踪到的。
但这并不是 Almahata Sitta 与众不同的唯一原因。事实证明,这是一种罕见的陨石,称为尿素陨石,与其他石陨石相比,它的成分不寻常——它含有大量纳米金刚石形式的碳。
脲石有三种形成模型:通过高速冲击冲击驱动碳向金刚石的转变;太阳星云内部的化学气相沉积;以及较大天体(例如原行星)内的静态高压。
然而,到目前为止,还没有找到证据来证实这些方法中的任何一种优于另一种。
由行星科学家 Farhang Nabiei 领导的研究人员研究了陨石内的钻石内含物,发现了相对较大的、最大 100 微米的单个钻石晶体,这些钻石晶体不可能在撞击事件中形成,因为撞击事件持续时间很短,这不会导致撞击事件的发生。留出时间让如此大的晶体形成。
研究人员表示,化学气相沉积也无法产生晶体尺寸,从而产生静态高压。
钻石的另一个令人着迷的地方是,当它们形成时,它们经常捕获其形成环境中存在的矿物质。研究小组使用透射电子显微镜和电子能量损失光谱分析了 Almahata Sitta 钻石,以了解这些矿物内含物是什么。
他们发现钻石中嵌入了铬铁矿、磷酸盐和铁镍硫化物,其成分和形态只有在高于 20 吉帕斯卡(相当于海平面大气压的近 200,000 倍)的压力下才会出现。
在地球上,大多数钻石的形成时间大约为4.5 吉帕斯卡。研究小组的结果表明,阿尔玛哈塔西塔的钻石是在一颗水星到火星大小的原行星上形成的。
“虽然这是第一个令人信服的证据,证明如此大的天体已经消失,但行星形成模型已经预测了它们在早期太阳系中的存在。”研究人员在论文中写道。
“火星大小的天体很常见,它们要么吸积形成更大的行星,要么与太阳相撞,要么被喷射出太阳系。
“这项研究提供了令人信服的证据,表明在因碰撞而毁灭之前,闪石母体是一颗如此巨大的‘失落’行星。”
该研究已发表在期刊上自然通讯。