來(lái)自地球中心的太陽(yáng)風(fēng)

在鐵隕石中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的粒子。

在早期太陽(yáng)系中，太陽(yáng)風(fēng)中的粒子可能被鑲嵌在了構(gòu)成地球的金屬中。

圖片來(lái)源：Shutterstock（一家圖片庫(kù)）

一項(xiàng)新的研究表明，在過(guò)去45億年里，來(lái)原始太陽(yáng)的帶電粒子一直潛伏在地殼中。

研究人員通過(guò)分析鐵隕石中的古老顆粒得出這一結(jié)論，鐵隕石來(lái)自于一類(lèi)具有鐵質(zhì)核心的太空巖石。太空巖石與我們現(xiàn)在的地球類(lèi)似，這令隕石成為我們星球內(nèi)部的一個(gè)很好參照。研究人員在報(bào)告中寫(xiě)道，這塊隕石“含有大量來(lái)自太陽(yáng)的氦和氖”，它們是稀有氣體，無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)味并且不可燃，占據(jù)了元素周期表的第18族。

太陽(yáng)風(fēng)是從太陽(yáng)噴射出的等離子體和帶電粒子流。在過(guò)去的研究中，我們將天體在太陽(yáng)風(fēng)中的暴露程度與它所含氦氖的增長(zhǎng)水平以及兩種稀有氣體出現(xiàn)的比例聯(lián)系了起來(lái)。因此，研究人員說(shuō)，很可能是當(dāng)初太陽(yáng)系的行星仍在形成時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)中掃過(guò)這塊隕石，隨后其中的惰性氣體粒子嵌入了隕石的金屬中。研究人員在報(bào)告中提出，類(lèi)似地，“地核中也可能包含了來(lái)自太陽(yáng)的惰性氣體”。

研究小組還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年，這些惰性氣體可能從地核擴(kuò)散到了地核和上地殼之間的地幔層。

該隕石于1927年在科羅拉多州華盛頓縣發(fā)現(xiàn)，屬于罕見(jiàn)的“未分組”鐵隕石，僅占地球上已知隕石的5%。這些隕石大多只是較大小行星的碎片，在太陽(yáng)系的前100萬(wàn)至200萬(wàn)年間形成了金屬核。這些隕石大多只是較大小行星的碎片，在太陽(yáng)系的前100萬(wàn)至200萬(wàn)年間形成了金屬核。

然而，華盛頓縣的鐵隕石比同類(lèi)的大多數(shù)隕石都大。根據(jù)1928年《礦物學(xué)家》雜志上的一篇報(bào)道，最初，它看起來(lái)像金屬鐵餅，直徑約為5.9英寸乘以7.8英寸（15乘以20厘米），厚度為2.3英寸（6厘米），重約12.5磅（5.7公斤）。

在20世紀(jì)60年代，研究發(fā)現(xiàn)華盛頓縣的隕石包含“顯著過(guò)量”、異乎尋常的氦和氖的同位素，這些元素在其核中有不同數(shù)量的中子。1984年的另一項(xiàng)研究表明，這些同位素的比例與太陽(yáng)風(fēng)中的相似。

六種惰性氣體（淺橙色方框）位于元素周期表的最右側(cè)。

圖片來(lái)源：阿爾弗雷德·帕西卡/科學(xué)圖片庫(kù)

在新的研究中，研究人員只研究了華盛頓縣的幾個(gè)隕石塊，包括一塊1.1英寸長(zhǎng)（3厘米）的石板。該團(tuán)隊(duì)使用惰性氣體質(zhì)譜儀測(cè)量惰性氣體同位素的比例。研究人員證實(shí)，氦和氖同位素比值是太陽(yáng)風(fēng)中的特有的比值。

然而，找出隕石中的惰性氣體是來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)還是其他來(lái)源是一件棘手的事情。例如，惰性氣體可以來(lái)自宇宙中的其它地方。

德國(guó)海德堡大學(xué)地球科學(xué)研究所（Institute of Earth Sciences at Heidelberg University）的博士后研究員曼弗雷德·沃格特（Manfred Vogt）在一份聲明中說(shuō)：“測(cè)量結(jié)果必須極其準(zhǔn)確和精確，才能將來(lái)自太陽(yáng)的惰性氣體特征與大量宇宙惰性氣體區(qū)分開(kāi)來(lái)?！?/p>

研究小組說(shuō)，早期太陽(yáng)系中的太陽(yáng)風(fēng)粒子很可能被困在最終構(gòu)成小行星的物質(zhì)中。然后，這些惰性氣體很可能溶解在液態(tài)金屬中，液態(tài)金屬后來(lái)成為小行星的固體金屬核心。

研究人員說(shuō)，地球的鐵芯在形成時(shí)可能經(jīng)歷了類(lèi)似的過(guò)程。為了進(jìn)一步研究這一想法，研究小組查閱了他們?cè)谔窖笙耐暮陀《妊罅裟嵬魨u等大洋島嶼火山噴發(fā)的火成巖中發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)風(fēng)氦和氖同位素記錄。

他們研究的巖石來(lái)自一種特殊類(lèi)型的火山，火山的動(dòng)力來(lái)自地幔深處的羽流。研究人員說(shuō)，這些羽流具有較高的太陽(yáng)風(fēng)比例，這使得它們不同于大洋中部山脊的淺地幔火山活動(dòng)，后者具有較低的太陽(yáng)風(fēng)比例。

現(xiàn)在，研究人員有多條證據(jù)表明地球的地核和地幔中存在太陽(yáng)風(fēng)惰性氣體。事實(shí)上，華盛頓縣的鐵心隕石含有太陽(yáng)風(fēng)惰性氣體，所以地球的鐵心也可能含有。研究人員發(fā)現(xiàn)，在起源于地幔深處的火山巖中發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)風(fēng)惰性氣體，這表明懸掛在地核的一些太陽(yáng)風(fēng)粒子已經(jīng)遷移到地幔。

沃格特說(shuō)，如果地核“只有1%到2%的金屬成分與華盛頓國(guó)家隕石的成分相似”，這就可以“解釋地幔中不同的氣體特征”。研究人員說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)表明，地核以一種前所未知的方式影響著對(duì)地幔的地球化學(xué)研究。

BY:Laura Geggel

FY: prak

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