龙宫样本对先前关于富碳小行星形成的想法提出了质疑

小行星龙宫可能没有像之前假设的那样从其起源地移动到当前的近地轨道那么远。新研究发表在日记中科学进步表明龙宫是在木星附近形成的。

早期的研究曾指出其起源超出了土星轨道。四年前，日本太空探测器隼鸟二号将龙宫样本带回地球。德国马克斯·普朗克太阳系研究所 (MPS) 领导的研究人员现在比较了这些样本以及典型的富碳陨石中发现的镍类型。

结果显示了先前关于这些天体诞生地的想法的另一种说法：不同的富含碳的小行星可能是在木星附近的同一区域形成的，尽管部分是通过不同的过程并且相距约 200 万年。

自2020年12月小行星龙宫的样本被带回地球以来，这几克物质已经经历了相当多的考验。在日本进行初步检查后，一些微小的、漆黑的颗粒被送往世界各地的研究机构。

在那里，它们被测量、称重、化学分析，并暴露在红外线、X 射线和同步辐射等环境下。在 MPS，研究人员检查了样品中某些金属同位素的比率，正如当前的研究一样。科学家将同位素称为同一元素的变体，其区别仅在于原子核中的中子数量。此类研究有助于了解龙宫在太阳系的何处形成。

龙宫的太阳系之旅

龙宫是一颗近地小行星。它绕太阳的轨道与地球的轨道交叉（没有碰撞的风险）。然而，研究人员认为，与其他近地小行星一样，龙宫并不是内太阳系的原生行星，而是从位于火星和木星轨道之间的小行星带到达那里的。小行星带种群的实际诞生地可能距离太阳更远，位于木星轨道之外。

龙宫的“家族关系”有助于揭示其起源和进一步的演变。龙宫与著名陨石类别的代表在多大程度上相似？这些是从太空到达地球的小行星碎片。

近年来的调查取得了令人惊讶的结果：龙宫属于一大群富含碳的陨石，，正如预期的那样。然而，对其成分的详细研究将其归为一个罕见的类别：所谓的 CI 球粒陨石。这些也被称为伊武纳型球粒陨石，以发现其最著名代表的坦桑尼亚地点命名。

除了伊武纳迄今为止，仅发现了另外八个这些奇异的标本。作为他们的与太阳相似，它们被认为是在太阳系最外缘形成的特别原始的物质。

“到目前为止，我们假设龙宫的起源地也在土星轨道之外，”MPS 科学家 Timo Hopp 博士解释道，他是当前研究的合著者，他已经领导了对龙宫同位素组成的早期研究。

哥廷根科学家的最新分析描绘了一幅不同的图景。该团队首次研究了小行星龙宫的四个样本和碳质球粒陨石样本中的镍同位素比率。结果证实了 Ryugu 与 CI 球粒陨石之间的密切关系。然而，在太阳系边缘有一个共同诞生地的想法不再令人信服。

缺少成分

发生了什么事？到目前为止，研究人员一直将碳质球粒陨石理解为三种“成分”的混合物，甚至可以用肉眼在横截面中看到。嵌入细粒岩石中的圆形、毫米级的包裹体以及较小的、不规则形状的包裹体密集地堆积在一起。这些不规则的包裹体是曾经绕太阳运行的热气盘中第一种凝结成固体团块的物质。随后形成了富含硅酸盐的圆形球粒。

到目前为止，研究人员将 CI 球粒陨石和其他碳质球粒陨石组之间同位素组成的差异归因于这三种成分的不同混合比例。例如，CI 球粒陨石主要由细粒岩石组成，而它们的兄弟姐妹则含有更丰富的包裹体。然而，正如该团队在当前出版物中所描述的那样，镍测量的结果不适合该方案。

研究人员的计算现在表明，他们的测量结果只能用第四种成分来解释：微小的铁镍颗粒，这些颗粒也一定是在小行星形成过程中积累的。就 Ryugu 和 CI 球粒陨石而言，这个过程一定特别有效。

这项新研究的第一作者、来自 MPS 的弗里多林·斯皮策 (Fridolin Spitzer) 表示：“龙宫和 CI 球粒陨石的形成过程肯定是完全不同的，而其他碳质球粒陨石群的形成过程肯定是完全不同的。”基本思想。

据研究人员称，第一批碳质球粒陨石在太阳系形成后约两百万年开始形成。在年轻太阳的引力的吸引下，尘埃和第一批固体团块从气体和尘埃盘的外边缘进入太阳系内部，但沿途遇到了一个障碍：新形成的木星。

在其轨道之外，更重、更大的团块尤其堆积起来，从而长成带有许多包裹体的碳质球粒陨石。在这一发展的最后阶段，大约两百万年后，另一个过程占据了上风：在太阳的影响下，原始气体逐渐在木星轨道外蒸发，导致主要是尘埃和铁镍颗粒的积累。这导致了 CI 球粒陨石的诞生。

“结果让我们非常惊讶。我们必须彻底重新思考？不仅是关于龙宫，而且是关于整个 CI 球粒陨石群，”MPS 的克里斯托夫·伯克哈德博士说。

CI 球粒陨石不再看起来像来自太阳系最外缘的其他碳质球粒陨石的遥远的、有点奇异的亲戚，而是可能在同一地区形成的年轻兄弟姐妹，但通过不同的过程和后来形成。

“当前的研究表明，实验室研究对于破译太阳系的形成历史至关重要，”MPS 行星科学系主任、该研究的合著者托尔斯滕·克莱恩 (Thorsten Kleine) 教授博士说。