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    火星和地球上的稀有金属蕴含着巨大影响

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      【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】一项新的研究表明,40亿年前对火星的巨大影响可以解释火星上“铁爱”元素的异常数量。行星形成时,微小的尘埃颗粒聚集在一起,并与其他颗粒聚集在一起,导致更大的星体被称为“星子”。这些星子继续相互碰撞,要么被逐出太阳系,要么被太阳吞噬,要么形成一个行星。这并不是故事的结局,因为行星在形成后仍会继续生长。这一过程被称为晚期增生,它发生在行星形成的剩余碎片落在年轻的行星上。行星科学家雷蒙胸罩的东京理工学院和大学的地质学家Stephen Mojzsis科罗拉多博尔德仔细查看了一个巨大的影响在火星的后期吸积,可以解释不同寻常的稀有金属元素在火星地幔地球地壳下面的层。他们最近发表的论文《地球物理研究快报》上刊登了一篇文章,题为“一个巨大的影响,使火星的地幔与贵金属相结合”。

      火星和地球上的稀有金属蕴含着巨大影响

      火星南北半球的表面特征是非常不同的。在这个地形图中,北半球(以蓝色表示)大部分是光滑的低地,并经历了广泛的火山活动。南半球(橙色的)有一个较老的,凹凸不平的高地表面。这种二分法可能是由巨大的影响造成的。图片版权:University of Arizona/LPL/SwRI

      当原始行星形成足够的材料时,铁和镍等金属开始分离并下沉形成核心。这解释了为什么地球的核心主要是由铁组成的,而且人们预计,与铁结合的元素也应该主要存在于核中。这类“铁爱”元素的例子有:黄金、铂和铱。然而就像火星一样,地球的地幔中也有比核心形成过程更多的亲铁元素。高压实验表明,这些金属不应该在地幔中。这些金属不喜欢溶解在硅酸盐中,相反,、它们更愿意通过地幔进入地核。事实上确实拥有它们,这意味着它们一定是在核心和地幔分离后到达的,而这些金属在到达核心时变得更加困难。Brasser和他的同事在2016年发表的一篇论文中得出的结论是,巨大的影响是对地球高铁元素丰度的最好解释。在晚吸积过程中所积累的嗜铁细胞数量应与行星的“重力横截面”成比例。这个横截面实际上是一个撞击者在接近目标行星时看到的十字。引力横切面延伸到行星本身之外,因为即使物体不在直接的碰撞过程中,地球的引力也会将物体指向它。这个过程叫做引力聚焦。

      早期的论文表明,地球在地幔中有更多的嗜铁细胞,即使是根据引力截面理论。科学家们解释这一现象的原因是,月球大小的物体对地球的影响(除了形成月球的事件之外),也会使地幔变得丰富,足以解释当前的价值。对火星陨石的分析表明,火星的质量(重量百分比,或者说是wt %)通过后期吸积增加了0.8个百分点。在这篇新论文中,Brasser和Mojzsis表示,在一次撞击事件中,火星对其质量进行了大约0.8 wt的修正,需要一个直径至少1200公里的物体。这种影响应该发生在4.5到44亿年前。对古代火星陨石中锆石晶体的研究可以追溯到44亿年前火星地壳的形成。因此,巨大的撞击应该会导致地壳大范围的融化,这样一个灾难性的事件一定发生在最古老地壳的证据之前。如果这种影响发生在45亿年前的地球历史上,那么在核心形成过程中,就应该把siderophiles去掉。当影响发生时,这段历史提供了坚实的bookend约束。

      了解晚期增生不仅对解释亲铁物质的丰度有重要意义,而且还对地球生物圈的年龄设置上限。在每次撞击过程中,一小块地壳会局部融化,当吸积非常强烈时,几乎所有的地壳都是熔化的。随着吸积强度的降低,地壳的融化量也随之降低。最早可以形成生物圈的时间是当吸积足够低的时候,在任何特定的时间,只有不到50%的地壳是熔融的。火星表面也有一个不寻常的二分法,这可以用巨大的影响来解释。南半球是一个古老的陨石坑,北半球显得更年轻,更光滑,受火山活动的影响。一个巨大的撞击可能也产生了火星卫星,Deimos和Phobos,尽管另一种理论认为高孔的火卫一可能是被捕获的小行星。

      • 知识:科学无国界,博科园-科学科普

      • 参考:地球物理研究快报

      • 内容:经“博科园”判定符合今主流科学

      • 来自:Astrobio

      • 编译:中子星

      • 审校:博科园

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