小行星“龙宫”(Ryugu)样本中发现的未鉴定钠磷酸盐和稀有矿物相,为早期太阳系的水化学演化和行星形成过程提供了新视角。以下是关键发现及其科学意义:### 1. **未鉴定的钠磷酸盐矿物** -

从一块微小的"龙宫"小行星样本中获得的惊人发现,动摇了科学家对太阳系演化过程的认知。日本"隼鸟2号"探测器返回的样本中,研究人员发现了磷铁钠石——这种矿物通常形成于高温、还原性化学环境,且从未在类似"龙宫"的陨石中发现过。它的存在暗示两种可能性:要么"龙宫"曾经历过意料之外的高温环境,要么在其形成过程中混入了来自太阳系其他区域的外来物质。就像在北极冰层中发现棕榈树化石,这一罕见发现颠覆了我们对原始小行星的所有既有认知,也重新引发了关于行星原始成分早期混合过程的思考。

广岛大学研究团队在龙宫小行星(Ryugu)样本中首次发现了含钾铁镍硫化物矿物杰尔菲舍石(djerfisherite),这一发现挑战了当前对小行星演化历史的认知。该矿物存在于编号C0105-042的第15号样本中,其形成环境与龙宫母体既定的低温水蚀变历史(<50°C)存在显著矛盾。以下是基于研究成果的多维度分析:

1. 杰尔菲舍石的异常性及其科学意义

杰尔菲舍石通常仅见于高度还原环境,如顽火辉石球粒陨石(以无水硅酸盐和富硫金属为特征)或碱性岩浆岩系统(如金伯利岩和碳酸岩)。其化学成分((K,Na)6(Fe,Ni,Cu)24S26Cl)需通过以下两种机制形成:

  • 高温气相直接凝结:顽火辉石球粒陨石母体在太阳星云内区的高温还原环境中形成
  • 高温热液反应:钾流体与Fe-Ni硫化物在>350℃条件下反应

然而,龙宫母体被认为形成于外太阳系冰线之外,仅经历低温水蚀变(<50℃)。此发现暗示龙宫可能保存了未被识别的热事件或早期太阳系物质混合的证据。

2. 两种竞争性假说的证据支持

假说一:外源性物质混合
太阳系早期物质迁移的可能性得到以下支持: - 杰尔菲舍石在陨石(如EH型顽火辉石球粒陨石)和碱性岩体(如科拉半岛Khibina侵入体)中的广泛分布,表明其可能通过撞击事件嵌入龙宫母体 - 龙宫光谱分析显示表面存在异质性蓝色物质,可能代表未经历空间风化的原始组分

假说二:内生高温事件
以下证据支持局部热变质可能性: - 放射性核素(如26Al)衰变可能在母体内部产生570-670K(300-400℃)的热量,与杰尔菲舍石热液合成温度相符 - 样本中发现的熔融层和纳米级Fe-Ni硫化物球体,表明局部高温事件可能改变矿物相 - 龙宫碳酸盐流体包裹体含有CO2,暗示内部可能存在高压热液环境

3. 研究方法的革新与局限性

团队通过场发射透射电镜(FE-TEM)在微米尺度定位矿物,但需进一步结合: - 同位素分析:通过53Mn-53Cr或26Al-26Mg体系判定矿物形成时限 - 三维纳米断层扫描:解析矿物包裹体空间分布以区分原生/次生成因 - 热扩散率建模:结合龙宫颗粒微观热导率数据(0.1-0.3 W/m·K)重构热历史

4. 对太阳系演化理论的挑战

此发现颠覆了以下传统认知: - 小行星成分均质化假设:龙宫表面光谱均一性(反射率~2%)可能掩盖内部化学分异 - 碳质小行星低温演化范式:暗示C型小行星可能存在未被认识的短暂高温阶段 - 物质传输距离限制:若为外源性,需重新评估早期星子轨道迁移机制

该研究为理解太阳系早期动力学提供了新视角,未来通过比对隼鸟2号返回样本与其他碳质陨石(如CI/CM型)中杰尔菲舍石的微量元素特征,可进一步揭示其起源之谜。