潜伏达45亿年！究竟怎么回事，太阳粒子为何会地幔中？

来自地球中心的太阳风

在铁陨石中也发现了类似的粒子。

在早期太阳系中，太阳风中的粒子可能被镶嵌在了构成地球的金属中。

图片来源：Shutterstock（一家美国图片库）

一项新的研究表明，在过去45亿年里，来原始太阳的带电粒子一直潜伏在地壳中。

研究人员通过分析铁陨石中的古老颗粒得出这一结论，铁陨石来自于一类具有铁质核心的太空岩石。太空岩石与我们现在的地球类似，这令陨石成为我们星球内部的一个很好参照。研究人员在报告中写道，这块陨石“含有大量来自太阳的氦和氖”，它们是稀有气体，无色、无嗅、无味并且不可燃，占据了元素周期表的第18族。

太阳风是从太阳喷射出的等离子体和带电粒子流。在过去的研究中，我们将天体在太阳风中的暴露程度与它所含氦氖的增长水平以及两种稀有气体出现的比例联系了起来。因此，研究人员说，很可能是当初太阳系的行星仍在形成时，太阳风中扫过这块陨石，随后其中的惰性气体粒子嵌入了陨石的金属中。研究人员在报告中提出，类似地，“地核中也可能包含了来自太阳的惰性气体”。

研究小组还发现，经过数百万年，这些惰性气体可能从地核扩散到了地核和上地壳之间的地幔层。

该陨石于1927年在科罗拉多州华盛顿县发现，属于罕见的“未分组”铁陨石，仅占地球上已知陨石的5%。这些陨石大多只是较大小行星的碎片，在太阳系的前100万至200万年间形成了金属核。这些陨石大多只是较大小行星的碎片，在太阳系的前100万至200万年间形成了金属核。

然而，华盛顿县的铁陨石比同类的大多数陨石都大。根据1928年《美国矿物学家》杂志上的一篇报道，最初，它看起来像金属铁饼，直径约为5.9英寸乘以7.8英寸（15乘以20厘米），厚度为2.3英寸（6厘米），重约12.5磅（5.7公斤）。

在20世纪60年代，研究发现华盛顿县的陨石包含“显着过量”、异乎寻常的氦和氖的同位素，这些元素在其核中有不同数量的中子。1984年的另一项研究表明，这些同位素的比例与太阳风中的相似。

六种惰性气体（浅橙色方框）位于元素周期表的最右侧。

图片来源：阿尔弗雷德·帕西卡/科学图片库

在新的研究中，研究人员只研究了华盛顿县的几个陨石块，包括一块1.1英寸长（3厘米）的石板。该团队使用惰性气体质谱仪测量惰性气体同位素的比例。研究人员证实，氦和氖同位素比值是太阳风中的特有的比值。

然而，找出陨石中的惰性气体是来自太阳风还是其他来源是一件棘手的事情。例如，惰性气体可以来自宇宙中的其它地方。

德国海德堡大学地球科学研究所（Institute of Earth Sciences at Heidelberg University）的博士后研究员曼弗雷德·沃格特（Manfred Vogt）在一份声明中说：“测量结果必须极其准确和精确，才能将来自太阳的惰性气体特征与大量宇宙惰性气体区分开来。”

研究小组说，早期太阳系中的太阳风粒子很可能被困在最终构成小行星的物质中。然后，这些惰性气体很可能溶解在液态金属中，液态金属后来成为小行星的固体金属核心。

研究人员说，地球的铁芯在形成时可能经历了类似的过程。为了进一步研究这一想法，研究小组查阅了他们在太平洋夏威夷和印度洋留尼汪岛等大洋岛屿火山喷发的火成岩中发现的太阳风氦和氖同位素记录。

他们研究的岩石来自一种特殊类型的火山，火山的动力来自地幔深处的羽流。研究人员说，这些羽流具有较高的太阳风比例，这使得它们不同于大洋中部山脊的浅地幔火山活动，后者具有较低的太阳风比例。

现在，研究人员有多条证据表明地球的地核和地幔中存在太阳风惰性气体。事实上，华盛顿县的铁心陨石含有太阳风惰性气体，所以地球的铁心也可能含有。研究人员发现，在起源于地幔深处的火山岩中发现了太阳风惰性气体，这表明悬挂在地核的一些太阳风粒子已经迁移到地幔。

沃格特说，如果地核“只有1%到2%的金属成分与华盛顿国家陨石的成分相似”，这就可以“解释地幔中不同的气体特征”。研究人员说，这一发现表明，地核以一种前所未知的方式影响着对地幔的地球化学研究。

BY:Laura Geggel

FY: prak

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