1990年在阿尔及利亚沙漠中发现的一块陨石正在提供关于太阳系形成的新线索。对陨石Acfer 094的新分析揭示了岩石中分布的微小孔洞——曾经容纳冰晶的古代化石孔洞。我们不知道Acfer 094何时坠落到地球,但我们知道它的年龄。先前的分析表明,这块古老的岩石碎片大约有46亿年的历史——与太阳系大致相同。新的研究表明,它在形成过程中来自于系统更远的地方,然后才到达我们的蓝色星球。
这意味着它就像一个时间胶囊——一个从形成行星的尘埃吸积盘中遗留下来的原始物体,因此充满了关于我们太阳系形成时的丰富地质信息。自发现以来的三十年里,Acfer 094已经经历了相当多的审查。但由京都大学行星科学家松本恵率领的研究团队以全新的方式研究了这块太空岩石,系统地结合了一系列采样、显微镜和光谱学方法。
这些高分辨率技术共同揭示了岩石之前未被识别的结构,Acfer 094具有广泛分布的高度多孔质地。它有点像海绵,布满了直径约11微米的微小孔洞——略大于红血球。结合表明水与构成陨石的矿物发生过相互作用的矿物痕迹,研究团队得出结论,这些微小的孔洞曾经含有早已融化的冰晶——就像地球上的模具化石一样,当生物腐烂时,会留下其身体的印记或模具。然而,有一个令人困惑的问题。
留下的矿物痕迹比预期的曾经填充孔洞的冰量更为丰富,促使团队寻找这些矿物的额外来源。为此,他们模拟了陨石母体的重建——被认为是行星体的“种子”,即行星体。确定其形成的位置和方式,可以讲述该物体的冰来自哪里以及如何消失的故事。根据他们的模型,行星体在外太阳系中由“蓬松”的尘埃形成。在核心,这由涂有水冰的硅酸盐颗粒组成。随着小行星的增长,它开始积累没有冰的蓬松尘埃,导致冰丰富的核心和冰贫乏的地幔。
然后,它接近雪线——太阳系中冰开始从太阳的温暖中升华的区域。在这里,冰涂层硅酸盐颗粒升华,然后在冰中嵌入尘埃的固体岩石中重新凝结。接近的小行星也会积累这些含冰的超多孔岩石。然后,当小行星穿过雪线时,冰会升华,特别是在核心中。这会改变小行星的结构,留下空孔和水相互作用的矿物痕迹。在此之后,小行星不知何故破裂,Acfer 094碎片最终落入阿尔及利亚沙漠。
以前在陨石中发现了水冰的证据,但它是如何到达那里的仍然是个谜。这项研究现在为这个谜团提供了解决方案。