张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。最近,地球科学与工程学院张爱铖教授和王汝成教授国家在灶神星陨石高压矿物研究方面取得新进展,相关研究成果近期以“High-pressure
minerals in eucrite suggest a small source crater on Vesta”为题发表于
Scientific Reports (6:26063; DOI:
10.1038/srep26063)。博士研究生庞润连为第一作者,张爱铖教授为通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金面上项目,国家重点实验室自主研究课题和中央高校基础科研业务费的资助。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。10月4日,以南京大学和德国耶拿大学联合申请的新矿物Vestaite—灶神星矿获得正式批准。地球科学与工程学院博士研究生庞润连是该申请的第一作者,张爱铖教授和耶拿大学Falko
Langenhorst教授为该申请的共同通讯作者。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。作者:晨风 来源:新浪科技 发布时间:2015/2/19 11:03:57 选择字号:小 中
大 美国科学家获得更精确月面撞击坑时间序列

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。天体撞击是太阳系中最重要最广泛的过程之一,弄清不同天体撞击强度与时空分布可以为构建太阳系天体的动力学演化理论提供重要制约参数。陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物,它们主要发现于普通球粒陨石、火星陨石和月球陨石。这与这些陨石母体表面存在大量撞击坑一致。令人费解的是,在近1700块灶神星陨石中却极少有高压矿物报道,只有日本学者于2014年在一块灶神星陨石发现了二氧化硅的高压相。这样的发现频率与灶神星表面存在大大小小的撞击坑极为不符。曾有学者用小行星带的平均撞击速度较低来解释这个矛盾,同时也有学者认为灶神星陨石主要来自灶神星南极的超大撞击盆地。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。科学家已在自然界发现了五千余种矿物,这些矿物的发现对于我们认识太阳系及其行星系统的起源与演化有重要意义。发现新矿物不仅仅是发现自然界的新物质,对限定其寄主岩石的形成与演化历史也有重要意义,有些还具有重要的材料学参考价值。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。用于此项研究的月表冲击熔融碎屑岩样品正交偏光透射显微照片。样品由阿波罗17号宇航员取自月表一处山丘滑坡区域。图像中可以很清楚的看到各种不同的矿物与碎屑物混杂在熔融岩浆物质中。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。为了探索这个未解之谜,博士研究生庞润连在导师张爱铖教授的指导下对一系列灶神星陨石开展了大量的扫描电镜观察,拉曼探针和背散射电子衍射结构研究。在含有冲击熔融特征的灶神星陨石中,他们不仅观察到柯石英和斯石英可以在灶神星陨石中普遍存在,证实了前人的发现,还观察到其他三种高压矿物相(富含阳离子缺位的单斜辉石,镁铁榴石,钙长石成分单斜辉石结构高压相)的存在。其中钙长石成分单斜辉石结构的高压相只在火星陨石中有报道。该观察结果表明灶神星陨石中的高压矿物并不是前人认为的那么罕见。结合前人高压实验结果,他们限定了灶神星陨石中的这些高压矿物形成于大约10
GPa和2000oC的温压条件。通过计算模拟,他们进一步提出直径为3
km的小撞击坑就足以形成如此高强度的高压矿物相。根据黎明号探测揭示的灶神星表面撞击坑直径分布,文章提出如果对更多的灶神星陨石进行观察应该存在更多的高压相,为深入对灶神星撞击历史的研究提供了可能性。

张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,陨石中的高压矿物几乎都是天体撞击的产物。灶神星是太阳系主小行星带第四颗小行星;最近几年美国的黎明号飞船对灶神星进行了探测,掀起了一股灶神星研究热潮。近五年,张爱铖教授课题组投入大量精力来研究灶神星陨石,已经取得了一系列丰硕的成果。去年,庞润连在一块灶神星陨石中观察到了5种高压矿物相(其中3种是第一次在灶神星陨石中报道),为限定形成灶神星陨石的撞击坑大小和强度提供了重要制约。在该研究的基础上,庞润连在该陨石中发生撞击熔融的区域发现了一种很小(<
3
µm)但高度富钛的氧化物矿物Ti4+3O9。借赴德国耶拿大学联合培养的机会,庞润连和同事使用先进的透射电镜分析技术鉴定出这个氧化物应该是一个新矿物。今年7月份,张爱铖教授课题组向国际矿物学会提出申请,认为这是一个新的富钛的氧化物矿物,并将该新矿物根据其母体小行星命名为Vestaite—灶神星矿。国际矿物学会新矿物命名与分类委员会花费两个多月的时间,经20位专家评委投票表决通过了新矿物申请和命名。Vestaite是灶神星陨石中发现的第一个新矿物,它的发现不仅对认识灶神星陨石的冲击变质强度和历史有重要意义,对认识地球深部物质组成也有重要的价值。

新浪科技讯
北京时间2月18日消息,据物理学家组织网站报道,自从美国宇航员从月球带回最后一批月球岩石样品至今已经过去了40多年了。自那以后这些样品接受了比一般的地质学样品全面和深入的多的各种测试。一个由美国亚利桑那州立大学的科学家领衔的团队近期通过创造性的运用激光微探针技术对阿波罗17号宇航员们带回的样品进行分析,获得了月球表面陨石撞击更加精确的时间序列。

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陨击坑是塑造太阳系行星体固态表面最为普遍的地质过程之一。月球表面满目疮痍的撞击坑地貌记录着当年曾经延续了整个太阳系历史的陨星撞击事件。科学家们对于建立月面撞击坑的绝对年龄表尤其感兴趣,这是因为月球是理解地球早期陨星撞击历史的重要媒介,在地球上,早期的撞击坑早已被活跃的地质活动和侵蚀作用抹平消失。当然还有另外一个重要的原因,那就是由于早期太阳系内撞击事件的普遍性,我们可以经由对月球表面撞击历史的研究来帮助推算其他内太阳系天体的表面年龄。

图1、由高压矿物组成的复杂冲击熔融脉

(地球科学与工程学院 科学技术处)

亚利桑那州立大学的第18组实验室由基普霍吉斯教授领衔,他们运用一种加装在高灵敏度质谱仪上的紫外激光微探针对阿波罗-17号返回样品中的氩同位素成分进行了分析。利用激光微探针测试40Ar/39Ar同位素的方法此前已经被广泛应用于地质学样品的地球化学定年,其中包括一些结构非常复杂的样品,但这还是这种方法第一次被用于对阿波罗计划取回的月岩样品进行分析。

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亚利桑那州立大学研究国家此次所分析的样品是一类被称作撞击熔融角砾岩的岩石类型,简单来说这是一类由熔融玻璃,淹死碎屑以及矿物晶体碎粒混合胶结而成的岩石,其形成于陨星对月球表面的撞击熔融。

图2、不同撞击体产生10 GPa压力对应的瞬态撞击坑直径下限

当一颗陨星撞击天体固体表面,将会释放出巨大的能量,其中的一部分会以冲击加热的方式被释放出来并造成目标岩体的熔融。这种极端环境条件将造成某些同位素定年体系被重置,尤其是那些在遭受撞击的过程中发生了冲击熔融的矿物类型。因此,科学家们在确定月球表面陨击坑的绝对年龄时的做法一般就是用同位素地球化学的方法对目标岩石中受到冲击加热并达到熔点,并在那之后重新凝结的矿物成分进行分析,这样得到的同位素定年结果就是撞击事件发生的时间。

(地球科学与工程学院 科学技术处)

然而,月球岩石很多在数十亿年的历史中都曾经遭受了不止一次的严重装置事件,在这一过程中其同位素体系被多次重置。这就让同位素定年变得复杂而棘手。

一般的经验认为,月球表面最大的撞击坑应当是最大部分撞击熔融物质的来源,因此几乎所有接受定年测定的样品都必定与那些规模最大的撞击坑有所关联。

的确,有数量巨大的撞击熔融物质是由形成撞击盆地规模的大型撞击事件的产物,但近期由美国宇航局月球勘测轨道器拍摄的图像确认,即便是直径仅有100米量级的小型陨击坑同样也会产生撞击熔融物。亚利桑那州立大学的研究人员在2月12日出版的《科学进展》杂志上报告了这项成果。

论文第一作者,亚利桑那州立大学地球与空间探测学院研究生卡梅伦默瑟表示:我们分析的样品之一,编号77115,仅仅记录下了一次撞击事件,它可能与形成盆地的大型撞击事件有关,也可能无关。相比之下,大家发现另一块样品,编号73217则保存有至少3次撞击事件的记录,事件跨度达数亿年之久。并非所有这些都能够与形成盆地的撞击事件联系起来。

样品77115是由宇航员尤金塞尔南和哈里森施密特在他们第三次也是最后一次月面行走时在第7采样点采集的,其中记录了单一的一次撞击事件,其发生时间是在大约38.3亿年前。而样品73217则是在第二次月面行走期间由宇航员在第三采样点采集的,其中记录着至少有3次独立的撞击事件,发生的时间则是介于38.1亿年至32.7亿年之间。这项成果表明,一块小小的样品中可以含有在数十亿年的时间跨度中多次撞击熔融事件留下的记录。

默瑟表示:我们的研究结果强调了在分析样品时考虑其撞击定年的重要意义,尤其是那些拥有复杂,多种来源物源的样品。这一原则不仅适用于我们目前拥有的月球岩石额陨石收藏,同时也一样适用于我们在将来开展的载人或无人探测太阳系天体行动中取回的样品。

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