【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】8月15日，《地球化學(xué)與宇宙化學(xué)學(xué)報(bào)》(Geochimica et CosmochimicaActa)正式發(fā)表了中國科學(xué)院紫金山天文臺等關(guān)于高精度鉀同位素研究的成果。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，玻璃隕石在形成過程中即上陸殼在轉(zhuǎn)變成玻璃隕石的撞擊蒸發(fā)熔融冷卻過程中，沒有發(fā)生鉀同位素的分異，這對于揭示內(nèi)太陽系天體的普遍揮發(fā)性元素虧損機(jī)制具有重要科學(xué)意義。
 

　　隨著世紀(jì)之交同位素質(zhì)譜測試技術(shù)的革命性發(fā)展，特別是多接收等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)的問世，非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素地球化學(xué)這一新的分支學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，并迅速蓬勃發(fā)展，成為本世紀(jì)個(gè)十年地球化學(xué)領(lǐng)域的大亮點(diǎn)之一。近年來，相較于傳統(tǒng)的SIMS和TIMS，MC-ICP-MS 的鉀同位素分析精度提高了一個(gè)數(shù)量級(從0.5‰到0.05‰)，因此可揭示一些先前無法分辨的鉀同位素差異。尤其是對阿波羅月巖樣品的對比分析顯示，月球的鉀同位素比地球重了0.4‰，這為月球的高能高角動量撞擊起源理論提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。
 

　　K、Zn和Cu同位素在全巖硅酸鹽地球(BSE)、球粒隕石(Chondrite)和玻璃隕石(Tektite)中的分異程度對比

 

　　玻璃隕石(Tektite)是小行星撞擊地球時(shí)，地表巖石在高溫高壓還原條件下瞬間熔融冷卻形成的玻璃體，其尺寸一般約為毫米/厘米級大小。紫金山天文臺科研人員與美國圣路易斯華盛頓大學(xué)、哈佛大學(xué)等團(tuán)隊(duì)合作，利用Neptune MC-ICP-MS分析了澳亞玻璃隕石的鉀同位素和鋅同位素(圖1)，結(jié)果顯示玻璃隕石與全巖硅酸鹽地球之間無明顯差異，表明上陸殼在轉(zhuǎn)變成玻璃隕石的撞擊熔融蒸發(fā)過程中，沒有產(chǎn)生鉀同位素的分異。而鋅同位素甚至在一個(gè)剖面上變化都很大，進(jìn)一步的熱化學(xué)模擬計(jì)算表明，親銅元素銅和鋅在蒸發(fā)過程中容易丟失，因此產(chǎn)生大的同位素分異，而親石元素鉀由于具有極低的活度系數(shù)，更傾向于留在硅酸鹽熔體中。
 

　　高精度鉀同位素分析正成為非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，利用新技術(shù)重新檢測球粒隕石、月球隕石、火星隕石和 HED 隕石的鉀同位素組成，揭示揮發(fā)分在小行星和行星形成和分異中的作用是十分必要且迫切的，這有助于厘清內(nèi)太陽系天體的普遍揮發(fā)性元素虧損機(jī)制。此外，該項(xiàng)工作將來可直接應(yīng)用于我國嫦娥五號從月球采回的月巖/月壤樣品，亦可給出月球大碰撞理論的科學(xué)證據(jù)。同時(shí)，相關(guān)研究也為我國未來小行星探測提供理論基礎(chǔ)。
 

　　該項(xiàng)研究工作作者為紫金山天文臺副研究員蔣云。
 

　　該工作主要得到國家自然科學(xué)基金委(基金號：11473073, 41573059, 41873076, 41773059, 11761131008)、中科院行星科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和紫金山天文臺小行星基金會等的支持。