一个古怪的陨石家族的起源故事

大多数降落在地球上的陨石是星子的碎片，它们是太阳系中最早的原行星。科学家们认为，这些原始的尸体要么在历史早期完全融化，要么作为一堆未融化的碎石保存下来。

但自20世纪60年代发现一组陨石以来，研究人员一直困惑不解。在世界各地发现的这些不同的碎片，似乎是从同一个原始躯体上分离出来的。然而，这些陨石的组成表明，它们的祖先一定是一种令人费解的嵌合体，既被融化了，也没有融化。

现在，麻省理工学院和其他地方的研究人员已经确定，这些罕见的陨石的母体确实是一个多层的，有区别的物体，可能有一个液态金属核心。这个核的体积足够大，足以产生可能和今天地球磁场一样强大的磁场。

他们的研究结果发表在今天的《科学进展》杂志上。研究结果表明，太阳系中最早的天体的多样性可能比科学家们想象的更为复杂。

“这是一个星子必定具有熔化层和未熔化层的例子。它鼓励寻找合成行星结构的更多证据，”该研究的第一作者克拉拉·莫莱尔说，她是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的一名研究生。“理解从未融化到完全融化的结构的全部光谱，是破译早期太阳系中星子是如何形成的关键。”

Maurel的合作者包括EAPS教授Benjamin Weiss，以及来自牛津大学、剑桥大学、芝加哥大学、劳伦斯伯克利国家实验室和西南研究所的合作者。

古怪的熨斗

太阳系形成于大约45亿年前，是由超热气体和尘埃组成的漩涡。随着这个圆盘逐渐冷却，一些物质相互碰撞并融合，形成越来越大的天体，比如星子。

大多数落到地球上的陨石的成分表明，它们来自于这样的早期星子，它们有两种类型:熔化的和未熔化的。科学家们相信，这两种类型的天体都是在太阳系演化的早期，在不到几百万年的时间内相对较快地形成的。

如果一个星子是在太阳系的前150万年形成的，那么由于它们衰变释放的热量，短寿命的放射成因元素可能已经将星体完全熔化了。未熔化的星子可能是在较晚的时候形成的，那时它们的物质中放射成因元素的数量较低，不足以熔化。

在陨石记录中，几乎没有证据表明中间物体既有熔化的成分，也有未熔化的成分，除了一种被称为IIE irons的罕见陨石。

“这些IIE irons是奇怪的陨石，”Weiss说。“这些证据既表明存在于从未融化的原始物体中，也表明存在于完全或至少是大量融化的物体中。”我们不知道该把它们放在哪里，所以我们才把注意力集中在它们身上。”

磁的口袋

科学家们之前发现，融化和未融化的IIE陨石都来自同一个古老的星子，这可能有一个固体的地壳覆盖液体地幔，就像地球。Maurel和她的同事想知道星子是否也有一个金属的，熔化的内核。

“这个物体是否熔化到足以使物质下沉到中心，形成一个像地球一样的金属核?””Maurel说。“那是关于这些陨石的故事中缺失的一块。”

研究小组推断，如果星子确实有一个金属核，它很可能已经产生了一个磁场，类似于地球液态核产生磁场的方式。这样一个古老的能量场可能导致星子中的矿物指向能量场的方向，就像指南针中的针一样。某些矿物质可能在数十亿年的时间里保持着这种排列。

Maurel和她的同事们想知道他们是否能在坠落到地球上的IIE陨石样本中找到这种矿物。他们获得了两颗陨石，并对其进行了分析，以寻找一种铁镍矿物，这种矿物以其特殊的磁记录特性而闻名。

该团队利用劳伦斯伯克利国家实验室分析了这些样本

先进的光源，产生x射线与矿物颗粒在纳米级相互作用，可以揭示矿物的磁性方向。

果不其然，许多粒子内的电子排列在一个相似的方向——这证明母体产生了一个磁场，可能高达几十微特斯拉，大约是地球磁场的强度。在排除了不太可信的来源后，研究小组得出结论，磁场最有可能是由液态金属核产生的。为了产生这样的磁场，他们估计地核至少有几十公里宽。

这样复杂的星子混合成分(融化,液态地核和地幔的形式,和不熔化的固体地壳)的形式,Maurel说,可能会接管了数百万年形成——一段形成时间比科学家所认为直到最近。

但是这些陨石来自母体的什么地方呢?如果磁场是由母体的核心产生的，这就意味着最终落到地球上的碎片不可能来自核心本身。这是因为液体核只有在仍然搅动和发热的情况下才会产生磁场。任何能够记录远古能量场的矿物，都必须在地核完全冷却之前，在地核之外完成。

在芝加哥大学的合作下，该团队对这些陨石的各种形成场景进行了高速模拟。他们证明，具有液态核的物体有可能与另一个物体相撞，并且这种撞击会将物质从核中剥离出来。然后，这些物质会迁移到靠近陨石起源地表的口袋里。

“当身体冷却时，这些口袋里的陨石会在矿物质中留下磁场印记。在某一时刻，磁场会衰减，但印记会保留下来。“之后，这个天体将会经历很多其他的碰撞，直到最终的碰撞将这些陨石放在地球轨道上。”

这样一个复杂的行星是早期太阳系的一个异类，还是许多这样不同的天体中的一个?Weiss说，答案可能在小行星带，一个充满原始遗迹的区域。

“小行星带的大多数天体表面看起来都没有融化，”Weiss说。“如果我们最终能够看到小行星内部，我们可能会测试这个想法。也许有些小行星内部已经熔化了，像这样的小行星实际上很常见。”

这项研究的部分资金来自NASA。