Sammensætningen af ​​asteroide kerner i det tidlige solsystem

Jernmeteoritter i solsystemet er sammensat af forældrekerner, der tilhører de tidligste krediterede kroppe i miljøet. Kernerne er dannet i to isotopisk adskilte reservoirer, herunder ikke-kulstofholdige og kulstofholdige typer i det indre og ydre solsystem. I en ny rapport, der nu er offentliggjort i Science Advances , Bidong Zhang og et team af videnskabsmænd inden for jord-, planet- og rumvidenskab ved University of California Los Angeles og Applied Physics Laboratory ved Johns Hopkins University målte grundstofsammensætningen af ​​kulstofholdige jerngrupper ved hjælp af fraktioneret krystallisationsmodellering til at rekonstruere bulk sammensætninger og krystallisationsprocesser af forudgående moder-asteroidekerner.

Resultaterne viste lavere svovl og højere phosphor i kulholdige jernkerner sammenlignet med ikke-kulstofholdige kerner. Holdet kædede den forskellige elementære overflod blandt kulstofholdige kerner sammen med fordelingen af ​​calcium-aluminiumrige indeslutninger i den protoplanetariske skive, som kan være blevet transporteret til det ydre solsystem og heterogent fordelt i de første millioner år af solsystemets historie.

Forståelse af den asteroide sammensætning af det tidlige solsystem

Astrofysikere klassificerer de fleste meteoritter i to kategorier; de kulstofholdige (forkortet CC) og ikke-kulstofholdige (forkortet NC) typer, der er afhængige af nitrogen-, oxygen-, titanium-, nikkel-, wolfram-, molybdæn- og rutheniumsammensætninger. Den isotopiske dikotomi afsløres via nukleosyntetiske anomalier, der viser, hvordan kulstofholdige meteoritter beriges i hurtige neutronfangstprocesnuklider sammenlignet med ikke-kulstofholdige meteoritter. Et flertal af meteoritter ser ud til at stamme enten fra det indre solsystem (ikke-kulstofholdigt) eller det ydre solsystem (kulstofholdigt). Forskere antager, at de to reservoirer sandsynligvis blev adskilt af dannelsen af ​​Jupiter for mere end 1 million år siden, efter dannelsen af ​​calcium-aluminiumrige indeslutninger (CAI'er).

Jernmeteoritter kan yderligere kategoriseres i magmatiske og ikke-magmatiske træk, hvor førstnævnte blev dannet ved fraktioneret krystallisation i godt blandede smeltede metalliske kerner inden for differentierede asteroider. De kemiske signaturer og planetariske evolutionære historier af asteroide kerner kan rekonstrueres ved fraktioneret krystallisationsmodellering. Eksisterende modeller for krystallisation for CC-jerngrupper og NC var primært baseret på ruthenium, germanium, palladium, iridium, osmium eller guldelementer.

I dette arbejde brugte Zhang og kolleger nye, højpræcisions neutronaktiveringsanalysedata suppleret med induktivt koblede plasmamassespektrometridata. De præsenterede resultaterne for 19 grundstoffer og estimerede sammensætningen af ​​carbonholdige jernkerner og ikke-carbonholdige kerner for at forstå de processer, der er ansvarlige for at fraktionere siderofile elementer blandt kernerne og rekonstruere krystallisationsprocesser af CC-jernkernerne.

Forskere kan typisk modellere variationer i koncentrationerne af siderofile elementer i en magmatisk jernmeteoritgruppe via fraktioneret krystallisation. For eksempel kan stigende svovl- og fosforkoncentrationer i metalliske smelter påvirke siderofilers adfærd. Desuden, selvom fosforkoncentrationerne blev målt nøjagtigt i de fleste jernmeteoritter, kan tilstedeværelsen af ​​svovl ikke direkte bestemmes. Zhang og teamet genererede en ny model for at bestemme en indledende bulksammensætning med svovl og fosfor for at passe til de fleste af de 18 interelementtrends af interesse. Strategien fungerede godt for en række elementer og førte til udviklingen af ​​flere elementære klassifikationer i arbejdet.

Højsiderofile elementer (HSE) og ildfaste metalklumper (RME)

Forskerne viste, hvordan de forhøjede bulkkoncentrationer af stærkt siderofile elementer (HSE) i en kerne enten skyldtes moderlegemets redoxtilstand eller en blanding af forskellige mængder af højtemperatur-ildfaste metaller fra soltågen. Med kulstofholdige kondritter observerede forskerne, at de meget siderofile elementer blev beriget i calcium-aluminium-rige indeslutninger sammenlignet med andre silikatrige komponenter og ildfaste metalklumper, som bidrog til at danne de primære værter for de meget siderofile elementer.

Arbejdet undersøgte yderligere de siderofile elementer og svovl/fosfor-overfloden for at understøtte ideen om, at svovlindhold kan have en betydelig indflydelse på differentieringstemperaturen af ​​jernmeteorittens forældrelegemer. De undersøgte fraktioneringen af ​​flygtige og moderat flygtige siderofiler samt krystalliseringsprocesserne for at forstå oprindelsen af ​​CC- og NCC-jernkernerne. Holdet estimerede evolutionsmodellen for den solar protoplanetariske skive og HSE-overflod af de kulholdige jernkerner ved hjælp af fraktioneret krystallisationsmodeller for at foreslå dannelsen af ​​HSE-berigede asteroider tættere på Jupiter i trykbulen, mens HSE-kondritiske asteroider dannedes længere væk fra Jupiter.

Udsigter:Asteroidal sammensætning af de første par millioner år af solsystemet

På denne måde beskrev Bidong Zhang og kolleger de bulksammensætninger og krystallisationsprocesser, der fandt sted i de første par millioner år af solsystemets historie for at skabe jernmeteoritkerner af kulstofholdig type, hvilket førte til udviklingen af ​​metalliske smelter og asteroide kerner. De udførte fraktioneret krystallisationsmodellering for at rekonstruere bulksammensætningen og krystallisationsprocesserne af interelementtendenser på tværs af kulstofholdige jernmeteoritgrupper.

Resultaterne viste sammensætningen af ​​den kulstofholdige (CC) jerngruppe og ikke-kulstofholdige (NC) jerngrupper for at demonstrere deres bidrag til krystallisation og sammensætningsudvikling. Mens CC-jernkerner krystalliserede i oxiderede miljøer sammenlignet med NC-kerner, havde de lavere svovlindhold, højere fosfor, nikkel og stigninger af stærkt siderofile elementer i deres modersmelter sammenlignet med NC-jernkerner. + Udforsk yderligere

At optrevle et meteoritmysterium afslører solsystemets oprindelseshistorie

© 2022 Science X Network