IJzermeteorieten van het zonnestelsel zijn samengesteld uit moederkernen die behoren tot de vroegst gecrediteerde lichamen van de omgeving. De kernen zijn gevormd in twee isotopisch verschillende reservoirs, waaronder niet-koolstofhoudende en koolstofhoudende typen in het binnenste en buitenste zonnestelsel. In een nieuw rapport dat nu is gepubliceerd in Science Advances , hebben Bidong Zhang en een team van wetenschappers in Earth, Planetary and Space Sciences, aan de University of California Los Angeles, en het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University, de elementaire samenstelling van koolstofhoudende ijzergroepen gemeten met behulp van fractionele kristallisatiemodellering om bulk te reconstrueren samenstellingen en kristallisatieprocessen van voorgaande asteroïde-moederkernen.

De resultaten toonden een lager zwavelgehalte en hoger fosforgehalte in koolstofhoudende ijzeren kernen in vergelijking met niet-koolstofhoudende kernen. Het team koppelde de diverse elementaire overvloed in koolstofhoudende kernen aan de verspreiding van calciumaluminiumrijke insluitsels in de protoplanetaire schijf, die mogelijk naar het buitenste zonnestelsel zijn getransporteerd en heterogeen zijn verdeeld in de eerste miljoen jaar van de geschiedenis van het zonnestelsel.

De asteroïde samenstelling van het vroege zonnestelsel begrijpen

Astrofysici classificeren de meeste meteorieten in twee categorieën; de koolstofhoudende (afgekorte CC) en niet-koolstofhoudende (afgekorte NC) typen die afhankelijk zijn van stikstof-, zuurstof-, titanium-, nikkel-, wolfraam-, molybdeen- en rutheniumsamenstellingen. De isotopische dichotomie wordt onthuld via nucleosynthetische anomalieën die laten zien hoe koolstofhoudende meteorieten zijn verrijkt in nucliden van het snelle neutronenvangstproces, in vergelijking met niet-koolstofhoudende meteorieten. De meeste meteorieten lijken afkomstig te zijn uit het binnenste zonnestelsel (niet-koolstofhoudend) of het buitenste zonnestelsel (koolstofhoudend). Onderzoekers gaan ervan uit dat de twee reservoirs waarschijnlijk meer dan 1 miljoen jaar geleden werden gescheiden door de vorming van Jupiter, na de vorming van calciumaluminiumrijke insluitsels (CAI's).

IJzermeteorieten kunnen verder worden onderverdeeld in magmatische en niet-magmatische kenmerken, waarbij de eerste werd gevormd door fractionele kristallisatie in goed gemengde gesmolten metalen kernen in gedifferentieerde asteroïden. De chemische handtekeningen en planetaire evolutionaire geschiedenissen van asteroïde kernen kunnen worden gereconstrueerd door fractionele kristallisatiemodellering. Bestaande modellen van kristallisatie voor CC-ijzergroepen en NC waren voornamelijk gebaseerd op ruthenium-, germanium-, palladium-, iridium-, osmium- of goudelementen.

In dit werk gebruikten Zhang en collega's nieuwe, zeer nauwkeurige analysegegevens voor neutronenactivatie, aangevuld met inductief gekoppelde plasmamassaspectrometriegegevens. Ze presenteerden de resultaten voor 19 elementen en schatten de samenstelling van koolstofhoudende ijzerkernen en niet-koolstofhoudende kernen, om de processen te begrijpen die verantwoordelijk zijn voor het fractioneren van siderofiele elementen tussen de kernen en het reconstrueren van kristallisatieprocessen van de CC-ijzerkernen.

Onderzoekers kunnen typisch variaties in de concentraties van siderofiele elementen van een magmatische ijzermeteorietgroep modelleren via fractionele kristallisatie. Toenemende zwavel- en fosforconcentraties in metaalsmelten kunnen bijvoorbeeld het gedrag van siderofielen beïnvloeden. Bovendien, hoewel de fosforconcentraties nauwkeurig werden gemeten in de meeste ijzermeteorieten, kan de aanwezigheid van zwavel niet direct worden bepaald. Zhang en het team hebben een nieuw model gegenereerd om een ​​initiële bulksamenstelling met zwavel en fosfor te bepalen om te passen bij de meeste van de 18 interelementtrends die van belang zijn. De strategie werkte goed voor een reeks elementen en leidde tot de ontwikkeling van verschillende elementaire classificaties in het werk.

Zeer siderofiele elementen (HSE) en vuurvaste metaalklompjes (RME)

De onderzoekers toonden aan hoe de verhoogde bulkconcentraties van zeer siderofiele elementen (HSE) in een kern ofwel te wijten waren aan de redoxtoestand van het moederlichaam of aan een mengsel van verschillende hoeveelheden vuurvaste metalen op hoge temperatuur uit de zonnenevel. Met koolstofhoudende chondrieten observeerden de onderzoekers dat de zeer siderofiele elementen verrijkt waren met calcium-aluminiumrijke insluitsels, vergeleken met andere silicaatrijke componenten en vuurvaste metaalklompjes, die bijdroegen aan het vormen van de primaire gastheren voor de zeer siderofiele elementen.

Het werk onderzocht de siderofiele elementen en de zwavel/fosfor-abundantie verder om het idee te ondersteunen dat zwavelgehalten een significante invloed kunnen hebben op de differentiatietemperatuur van de moederlichamen van ijzermeteoriet. Ze onderzochten de fractionering van vluchtige en matig vluchtige siderofielen, evenals de kristallisatieprocessen om de oorsprong van de CC- en NCC-ijzerkernen te begrijpen. Het team schatte het evolutiemodel van de protoplanetaire schijf van de zon en de HSE-abundanties van de koolstofhoudende ijzerkernen met behulp van fractionele kristallisatiemodellen om de vorming van HSE-verrijkte asteroïden dichter bij Jupiter in de drukbult te suggereren, terwijl HSE-chondritische asteroïden verder weg van Jupiter.

Vooruitzichten:asteroïde samenstelling van de eerste paar miljoen jaar van het zonnestelsel

Op deze manier beschreven Bidong Zhang en collega's de bulksamenstellingen en kristallisatieprocessen die plaatsvonden in de eerste paar miljoen jaar van de geschiedenis van het zonnestelsel om koolstofhoudende ijzeren meteorietkernen te creëren, wat leidde tot de evolutie van metaalsmelten en asteroïde kernen. Ze voerden fractionele kristallisatiemodellering uit om de bulksamenstelling en kristallisatieprocessen van interelementtrends over koolstofhoudende ijzermeteorietgroepen te reconstrueren.

De resultaten toonden de samenstelling van de koolstofhoudende (CC) ijzergroep en niet-koolstofhoudende (NC) ijzergroepen om hun bijdrage aan kristallisatie en compositie-evolutie aan te tonen. Terwijl CC-ijzerkernen kristalliseerden in geoxideerde omgevingen in vergelijking met NC-kernen, hadden ze een lager zwavelgehalte, hoger fosforgehalte, nikkel en toename van zeer siderofiele elementen in hun moedersmelt, in vergelijking met NC-ijzerkernen. + Verder verkennen

Het ontrafelen van een meteorietmysterie onthult het oorsprongsverhaal van het zonnestelsel

© 2022 Science X Network