隕石和類地行星的同位素組成，為太陽系最早的歷史和行星形成過程提供了重要線索。勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家和明斯特大學合作者回顧了近年來的研究，這些研究表明隕石如何在非碳質(NC)和碳質（CC-岩石或沉積物中含有碳或其化合物）群之間表現出基本的同位素二分法，這兩種群最有可能代表來自太陽系內外的物質，其項研究成果發表在《自然天文學》期刊上。

50億年前，由於分子雲核的引力坍塌而形成太陽系，形成了一個由氣體和塵埃組成環繞太陽的圓盤（有時被稱為太陽星雲）。這個圓盤（原行星盤）最終被改造成一個行星系統，由一個單一的中心恆星太陽組成，周圍環繞著內太陽系的四顆類地行星，外太陽系中的四顆巨大行星超出了「雪線」，以及許多較小的天體，包括小行星、衛星、矮行星和彗星。主要作者LLNL宇宙化學家托馬斯·克魯耶(Thomas Kruijer)說：

為了了解太陽系是如何向現在的形態演化，太陽系歷史早期階段發生的事件和過程，必須以非常高的時間和空間解析度重建。雖然天文觀測和動力學建模提供了對原行星盤的結構和動力學以及行星吸積過程的基本見解，但對隕石的研究使天文學家能夠以前所未有的時間和空間解析度重建太陽系的最早歷史。同位素比值測量精度方面的最新分析進展，不僅有可能以百萬年以下的精度測定隕石年代，而且還有可能識別出不同的核合成同位素特徵。

這使得科學家可以識別行星物質之間的「遺傳」聯繫，並有助於限制給定隕石起源的區域。大多數隕石來自位於火星和木星之間主要小行星帶的小行星，傳統上被視為今天發現它們的地方，形成的天體的樣本。然而，隨著在NC和CC隕石核合成同位素特徵中觀察到基本二分法的發現，這種觀點發生了戲劇性的變化。這一發現，再加上隕石母體精確年代學的建立，使得流星約束能夠整合到原行星盤演化和行星形成的大規模模型中。

非碳-碳質隕石的二分法

核合成同位素異常是由於太陽系太陽系中，不同恆星來源的物質在太陽系中分布不均而產生。從對原始隕石中包含太陽系前顆粒的分析中可以明顯看出，太陽系的分子雲由同位素成分變化很大的物質組成。雖然太陽系母分子雲和/或原行星盤周圍的過程相對較好地使這些物質均勻化，但在隕石成分、大塊隕石和行星的尺度上進行了取樣，存在著很小的不均勻性。

許多元素的核合成同位素異常已被確認，該小組專注於那些與NC-CC二分法定義最相關的元素(氧、鉻、鈦、鉬、鎳、釕和鎢)。並提供了對早期太陽系動力學的最詳細見解。NC-CC二分法很可能反映了早期太陽系，被木星隔開的內盤和外盤分離。研究團隊表示，將隕石母體吸積年代學與NC-CC二分法聯繫起來，為太陽系原行星盤的動力學和大尺度結構、木星的形成和生長歷史以及類地行星吸積動力學提供了新見解，包括向地球輸送水和高揮發性物質。

博科園｜研究/來自：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

參考期刊《自然天文學》

DOI: 10.1038/s41550-019-0959-9

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