深地幔氪揭示了地球的外太阳系祖先

根据加州大学戴维斯分校的新研究，从冰岛和加拉帕戈斯群岛的地质热点收集的地幔中的氪气更清晰地揭示了我们的星球是如何形成的。

氪的不同同位素是科学家们寻找构成地球的成分的化学指纹，例如太阳风粒子和来自太阳系内外的陨石。研究结果表明，地球的挥发性元素——碳、水和氮等必需品——是在地球成长并成为一颗行星时到达的。这与流行的理论相矛盾，即地球的挥发性元素主要在地球形成结束时传递，其标志是月球形成的巨大撞击。取而代之的是，氪同位素表明来自寒冷外太阳系的小行星早在大危机前数百万年就轰击了地球。年轻的地球还从太阳星云(围绕太阳的云)中吸走了灰尘和气体，并受到陨石的轰击。

“我们的结果需要在地球形成的早期同时从多个来源输送挥发物，”该研究的主要作者 Sandrine Péron 说。Péron 目前是瑞士苏黎世联邦理工学院的 Marie Skłodowska-Curie Actions 研究员，作为博士后研究员在加州大学戴维斯分校与地球与行星科学系的Sujoy Mukhopadhyay 教授合作。

“这项研究为地球上挥发性吸积物的来源和时间提供了线索，并将帮助研究人员更好地了解地球的形成方式，以及太阳系中和其他恒星周围的其他行星，”佩龙说。该研究于 12 月 15 日发表在《自然》杂志上。

原始地球化学

冰岛和加拉帕戈斯群岛喷出熔岩的火山热点是由从地幔最深处升起的泥浆岩浆羽流供给的，靠近地幔与地球铁核的边界。自从月球形成撞击之前，这个深层中的元素和矿物质相对没有变化，就像一个超过 44 亿年历史的早期地球化学的时间胶囊。

Mukhopadhyay 的实验室专门对地球和其他地方岩石中的惰性气体进行精确测量。为了对地幔深处的氪气进行采样，研究人员在热点羽流中收集了熔岩。古老的气体在喷发的熔岩中上升到地表，当熔岩骤冷成固体时，它们会以气泡的形式被困住并埋入玻璃状基质中，从而提供一些保护以免受外部污染。然而，即使是这些气泡中最丰富的氪同位素也只有几亿个原子，这使得它们的检测具有挑战性，Mukhopadhyay 说。

Péron 设计了一种用质谱法测量地幔氪的新技术，在几乎没有空气污染的环境中从岩石样品中浓缩氪，并将其与氩和氙巧妙地分离。

“我们的研究是第一项精确测量地幔所有氪同位素的研究，包括最稀有的氪同位素 Kr-78 和 Kr-80，”她说。

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