陨石冲击之谜破解：证据揭示为何部分天体碎片太空撞击痕迹较弱

了解陨石碰撞时发生的情况对于理解太阳系演化至关重要，因为它提供了一个窥探太阳系过去的窗口。因此，分析陨石样本的行星科学家和天体生物学家困惑地发现，含碳陨石显示出高速撞击的证据远少于不含碳的陨石。这仿佛含碳陨石都以某种方式在较低速度下碰撞，尽管原因尚不清楚。神户大学天体物理学家黑泽康介表示：“我专攻冲击物理学，对陨石材料如何响应冲击发生变化（称为‘冲击变质作用’）很感兴趣。因此我对这个问题非常感兴趣。”

黑泽受到另一项研究的启发：二十年前一位神户大学研究人员提出理论，认为撞击会从陨石的含水矿物中产生脱气蒸汽，从而将证据喷射到太空中。“我认为这个想法非常杰出，但它存在问题。首先，他们未计算该过程是否能产生充足的水蒸气。其次，某些不含此类含水矿物的含碳陨石似乎也较少受到冲击，”这位天体物理学家解释道。考虑到含碳材料本身受冲击时应表现出不同特性，他决定使用自主研发的设备验证该观点：一台连接样品舱的二级轻气炮。该装置使黑泽团队能收集并分析弹丸高速撞击模拟陨石样本（含碳与不含碳）所产生的气体，且测量不受炮弹自身产生气体的污染。

神户大学团队现已在《自然·通讯》期刊发表研究成果。实验揭示：含碳陨石受撞击时发生的化学反应会产生极高温的一氧化碳和二氧化碳气体。黑泽指出：“我们发现后续爆炸产生的动量足以将周围高度受冲击的岩石物质抛射至太空。此类爆炸发生于富碳陨石上，贫碳陨石则不会发生。”团队因此得出结论：含碳陨石并非受冲击较少，而是相关证据实际上被爆炸冲击波吹散了。

然而证据未必完全消失。团队计算表明，在谷神星等大型天体上，引力可能足以将抛射物质拽回星体表面。黑泽解释道：“我们的结果预测谷神星应已积累由这些撞击产生的高度受冲击物质，因此这为规划下一代行星探测任务提供了指导方针。”

本研究由日本学术振兴会（基金号JP19H00726）、兵库科学技术协会（基金号#6077）及英国科学技术设施委员会（基金号ST/S000615/1）资助。项目与千叶工业大学及伦敦帝国理工学院研究人员合作开展。此项工作获得宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇宙科学研究所（ISAS）超高速冲击实验设施的协作计划支持。数值计算与分析部分在日本国立天文台天文计算中心的通用PC集群及分析服务器上完成。