部分陨石冲击程度较低之谜被解开

了解陨石碰撞时发生的情况对于理解太阳系的演化至关重要，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一直困惑地发现，含有碳的陨石显示的高速撞击证据远少于不含碳的陨石。这就像含碳陨石不知何故都以较低的速度发生了碰撞，尽管原因尚不清楚。神户大学天体物理学家黑泽浩介表示：“我专攻冲击物理学，对陨石物质如何响应冲击而变化（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20年前神户大学另一位研究人员提出的理论启发，该理论认为撞击会从陨石中的含水矿物产生脱气蒸汽，然后将证据喷射到太空中。“我认为这个想法很出色，但它存在问题。首先，他们没有计算这个过程是否会产生足够的水蒸气。此外，也存在不含此类含水矿物但似乎也较少受到冲击的含碳陨石，”这位天体物理学家解释道。考虑到含碳物质本身在受到冲击时应有不同的表现，他决定使用自己开发的设备研究这一想法：一台连接到样品室的两级轻气炮。该装置使黑泽及其团队能够收集并分析一颗弹丸高速撞击模拟含碳陨石和不含碳陨石的样品时产生的气体，而测量结果不会被气炮射击本身产生的气体污染。

神户大学团队现在将他们的研究结果发表在期刊Nature Communications上。他们的实验揭示，对含碳陨石的撞击会导致化学反应，产生极热的一氧化碳和二氧化碳气体。黑泽说：“我们发现后续爆炸产生的动量足以将周围高度冲击的岩石物质喷射到太空中。这种爆炸发生在富含碳的陨石上，但贫碳陨石上不会发生。”因此，研究团队得出结论：含碳陨石并非受到较少的冲击，而是证据实际上被吹走了。

然而，证据未必完全消失。该团队计算出，在矮行星谷神星等较大的太空岩石上，其重力可能强到足以将喷射物质吸回其表面。黑泽解释道：“我们的研究结果预测，谷神星应该积累了大量由这些撞击产生的高度冲击物质，因此我们认为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（资助号 JP19H00726）、兵库科学技术协会（资助号 #6077）及科学技术设施委员会（资助号 ST/S000615/1）资助。研究是与千叶工业大学和伦敦帝国学院的研究人员合作进行的。本研究得到了宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所（ISAS/JAXA）超高速冲击装置合作计划的支持。数值计算和分析部分在日本国立天文台计算天体物理学中心的通用PC集群和分析服务器上进行。