广岛大学研究团队在"龙宫"小行星样本颗粒中发现含钾铁镍硫化物矿物杰夫谢尔矿(djerfisherite)。这一发现完全出乎预料,因为根据现有认知,龙宫小行星在其演化过程中所处的环境条件不应形成该矿物。相关研究成果于2025年5月28日发表于《陨石学与行星科学》期刊。
研究第一作者、广岛大学高等理工科学研究科宫原正明副教授表示:"杰夫谢尔矿通常形成于高度还原环境,例如顽火辉石球粒陨石中,此前从未在CI型球粒陨石或其他'龙宫'样本中发现过。这一发现就像在北极冰层中发现热带植物种子——暗示着早期太阳系存在意想不到的局部环境或长距离物质传输机制。"
研究团队最初通过场发射透射电子显微镜(FE-TEM)观察样本板C0105-042的15号颗粒时,正在进行地球风化作用对"龙宫"样本影响的研究。在此过程中意外发现了杰夫谢尔矿的存在。
宫原教授指出:"这一发现表明,太阳系早期演化过程中可能存在不同形成历史的物质混合,或者'龙宫'母体存在未被认知的局部化学异质性环境。该发现挑战了'龙宫'成分均一性的传统认知,为原始小行星的复杂性研究提出了新课题。"
据研究显示,龙宫小星体形成于太阳系诞生后180万至290万年间,起源于外太阳系含水冰和二氧化碳冰存在的区域。其母体在形成约300万年后因放射性元素衰变产热引发冰体融化,整个过程温度始终低于50℃。
相较之下,已知含有杰夫谢尔矿的顽火辉石球粒陨石母体形成于内太阳系。热力学计算显示该类陨石中的杰夫谢尔矿直接源于高温气体凝结,水热合成实验也证实该矿物可通过含钾流体与铁镍硫化物在超过350℃条件下反应生成。
基于此,研究团队提出两个形成假说:其一是龙宫母体形成时捕获了外部来源物质;其二是母体内部曾局部温度超过350℃。初步证据更支持内在形成假说。
后续研究计划通过同位素分析确定该矿物及其他"龙宫"样本的起源。宫原教授总结道:"我们的最终目标是重构'龙宫'这类小天体的早期混合过程和热历史,从而提升对行星形成和太阳系早期物质传输机制的理解。"
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Journal Reference:
Masaaki Miyahara, Takaaki Noguchi, Akira Yamaguchi, Toru Nakahashi, Yuto Takaki, Toru Matsumoto, Naotaka Tomioka, Akira Miyake, Yohei Igami, Yusuke Seto.Djerfisherite in a Ryugu grain: A clue to localized heterogeneous conditions or material mixing in the early solar system.Meteoritics & Planetary Science, 2025; DOI:10.1111/maps.14370