兔年首篇！Science: 原始陨石中的钾-40核合成异常

1月27日，Science发表了美国华盛顿卡耐基研究所聂喜柯和我校地球科学学院行星科学国际研究中心王达题为“Meteorites have inherited nucleosynthetic anomalies of potassium-40 produced in supernovae”的合作研究论文，并收录在本期的热点研究 (Highlight)。

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太阳系中的行星通常认为是在一个由气体和尘埃组成的原始太阳星云的不同区域吸积增生形成的。我们的家园地球，不同于太阳系的其他行星，含有大量人类和其他生命活动所必需的水和挥发分。而像地球一样的行星在形成过程中是如何获取足量的水和挥发分，从而具备生命宜居的基础条件，是行星科学领域关注的重要问题之一。聂喜柯和王达的合作研究成果首次报道了原始陨石中的钾同位素异常，可以帮助回答上述问题。

▲原始球粒陨石薄片在显微镜下的照片

原始陨石内包含太阳星云形成行星的剩余物质，可以用来指示行星原始构建物质的起源。核合成异常体现为同位素的微小异常比值，是太阳系外的物质（前太阳系颗粒）在原始太阳星云中混合不均匀的结果。同位素的核合成异常已经在难溶元素中证实存在（例如Cr、Ti、Mo等），但因为难容元素会首先凝聚成固体粒子，与之相比，易挥发元素由于较低的半凝聚温度在行星形成前是否会充分混合均一还尚不清楚。

▲原始太阳星云可能已经具备形成宜居星球的物质条件（假想图，NASA-JPL）

该研究对32个不同的陨石进行了高精度的三钾（K-39,K-40,K-41）同位素测试，发现形成于太阳系外围区域的碳质球粒陨石含有与超新星爆发产物一致的钾-40核合成异常；而在内太阳系形成的非碳质陨石具有与地球相似的钾-40同位素比值。

这个新发现说明地球的中等挥发元素主要来自于太阳星云较内部的区域，并提出了一个不同于传统的观点：挥发分可能以某种载体在太阳的非低温区中幸存下来。

这意味着含有大量挥发分的行星在其他恒星系中可能是普遍存在的，也就是说，在浩瀚宇宙中可能有很多像地球一样的蔚蓝宜居星球。

此项研究发表于国际学术期刊Science上，华盛顿卡耐基研究所的聂喜柯和成都理工大学地科院行星科学研究中心的王达为论文的共同第一作者和通讯作者，其他合作者为华盛顿卡耐基研究所的Zack Torrano, Rick Carlson, Conel Alexander, Anat Shahar等人。

原文信息:

Nie, N.X.*,†, Wang, D. *,†, Torrano, Z.A., Carlson, R.W., Alexander, C.M.O’D., Shahar, A., 2023. Meteorites have inherited nucleosynthetic anomalies of potassium-40 produced in supernovae. Science, v. 379, 6630, 372-376

转载自成都理工大学、行星科学国际研究中心

编辑|张玉磊

责任编辑|符明慧

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