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中国地质大学(北京)揭示Ureilites母体非球粒陨石内太阳系起源

💡这项突破是什么?

Ureilites可能形成于约2.8 AU附近。但由于灶神星最初形成位置尚存较大不确定性,只基于地球与火星两个数据点建立的线性趋势并不稳健。

本研究开展了系统且高精度的镁(Mg)和硅(Si)同位素分析,结果显示Ureilites的Mg同位素显著重于球粒陨石(图1),而Si同位素则系统偏轻(图2)。研究排除了岩浆分异Mg-Si同位素的影响,认为Mg同位素偏重主要源自挥发过程。然而,Ureilites中显著的氧同位素不均一性说明其后期并未经历大规模熔融,不支持在此阶段发生有效挥发。

考虑到基于26Al的星子加热熔融模型表明:在太阳系形成后1 Ma内吸积、质量超过地球1%的星子可实现完全熔融(Young et al., 2019),而Ureilites被普遍认为在CAI形成后<1 Myr便已吸积成形;尽管Budde等(2015)基于Hf–W核幔分异年龄推测其吸积时间为CAI之后1.4-1.7 Myr,但该模型未考虑Ureilites母体发生熔融抽离导致的26Al衰变产热减少,因而年龄可能偏年轻(Goodrich et al., 2021)。据此,本研究推断:Ureilites的前体物质在吸积前便已经历熔融–挥发过程。

基于此,本研究构建了接近平衡条件下的挥发分馏模型,对不同球粒陨石组分(CI、OC、EC)物质的挥发演化过程中Mg、Si同位素变化进行了模拟,结果如图3所示。

由于Mg与Si的半凝聚温度相近(Mg:1336 ℃;Si:1310 ℃;Lodders, 2003),Ureilites中Mg-Si同位素的解耦表明,其前体物质在挥发前应具有更轻的Si同位素组成。轻Si通常被视为极端还原环境的指示(如顽火辉石球粒陨石及其无球粒陨石:Enstatite chondrites、Aubrites),因此Ureilites的最初形成环境亦可能极为还原。

结合前人研究与本研究证据,本研究对Ureilites可能的形成演化路径进行了总结,见图4。


图1 Ureilites Mg同位素组成


图2 Ureilites硅同位素组成


图3 不同球粒陨石组分物质挥发过程中δ30Si与δ26Mg的演化关系





图4 Ureilites形成与演化示意图


该成果近期发表于国际权威期刊《Earth and Planetary Science Letters》(自然指数期刊)。论文第一作者为中国地质大学(北京)科学研究院博士生王萃平,通讯作者为刘金高教授(中国地质大学,北京)与汤浩岚教授(中国科学技术大学)。其余合作者包括:桂林理工大学缪秉魁教授、中国科学技术大学于慧敏副教授、中国地质大学(北京)何永胜教授、中国科学院地质地球物理研究所刘焕欣博士后、中国科学技术大学黄方教授、于慧敏研究员,以及巴黎地球物理研究所Frederic Moynier教授。本研究得到国家自然科学基金杰青(42425302)、面上基金(42373039)、国家重点研发计划(2020YFA0714800,2019YFA0708400)及中央高校基本科研业务费(2652023001)等项目的支持。

论文信息:

Wang, C.(王萃平), Tang, H.*(汤浩岚), Miao, B.(缪秉魁), Yu, H.(于慧敏), He, Y.(何永胜), Liu, H.(刘焕欣), Huang, F.(黄方), Moynier, F., Liu, J.*(刘金高), 2026. Magnesium and silicon isotopic evidence revealing a non-chondritic inner solar system origin for the ureilite parent body. Earth Planet. Sci. Lett. 674, 119747.

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119747.


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