来自小行星龙宫的一颗微小颗粒发现了硫铁铜钾矿 (Djerfisherite)，这种矿物通常在炎热、缺氧的环境中形成——而龙宫从未被认为会经历这种条件。这一意外发现暗示，这颗小行星要么经历了意想不到的高温峰值，要么捕获了早期太阳系输送过来的奇异物质。显微镜和化学线索如今挑战了“龙宫”成分均匀的观点，并指向行星构成要素的混合远比这混乱得多。
日本隼鸟2号探测器从小行星龙宫带回的微小颗粒，揭示了一种本不该存在于龙宫的炽热矿物。这一意外发现引发了人们对小行星形成和早期太阳系历史的新疑问。（图片：日本隼鸟2号探测器对小行星龙宫的探测任务。）图片来源：JAXA
科学家们正在利用同位素“指纹”来追踪这颗颗粒的真正来源，并解读原始小行星的真正形成过程。
2020年12月，日本隼鸟2号探测器将来自小行星“龙宫”（Ryugu）的原始颗粒送回地球，这彻底颠覆了行星科学。“龙宫”属于富含碳的“C型”小行星家族，其岩石类似于罕见的CI球粒陨石，这些陨石曾浸泡在水中。这些样本就像是来自太阳系诞生之初的冰冻时间胶囊。
如今，广岛大学的一个研究小组发现了意想不到的发现：在一颗“龙宫”陨石颗粒内部发现了一种名为硫铁铜钾矿 (Djerfisherite)的矿物斑点——这是一种含钾的铁镍硫化物。硫铁铜钾矿通常形成于极度缺氧的高温环境中，而这种环境通常存在于其他截然不同的陨石深处。在“龙宫”陨石中发现它，就像在北极冰层中发现一颗棕榈种子。这项研究发表在《陨石学与行星科学》杂志上。
“硫铁铜钾矿是一种通常形成于极还原环境中的矿物，就像在顽火辉石球粒陨石中发现的那样，但在CI球粒陨石或其他龙宫陨石颗粒中从未发现过，”第一作者兼通讯作者、广岛大学高等科学与工程研究生院副教授宫原正明说道。“它的出现就像在北极冰层中发现一颗热带种子——表明要么存在意想不到的局部环境，要么在早期太阳系中经历了长距离运输。”
龙宫地区C0105-042样品板中编号15的扫描电子显微照片，其中发现了djerfisherite。图片来源：广岛大学/宫原正明
宫原团队一直在进行实验，以了解陆地风化对龙宫颗粒的影响。在利用场发射透射电子显微镜（FE-TEM）观察颗粒风化影响的过程中，他们在样品板C0105-042的15号颗粒中发现了硫铁铜钾矿。
“在龙宫小行星颗粒中发现硫铁铜钾矿表明，在太阳系演化的早期，形成历史截然不同的物质可能混合在一起，或者龙宫小行星经历了此前未被认识的局部化学异质环境。这一发现挑战了龙宫小行星成分均匀的观点，并引发了关于原始小行星复杂性的新问题，”宫原阐述道。
龙宫是更大母体的一部分，该母体形成于太阳系诞生后180万至290万年之间。据信，该母体起源于太阳系外围区域，当时水和二氧化碳以冰的形式存在。在母体内部，放射性元素衰变产生的热量导致冰在形成后约300万年融化。据估计，这一过程中的温度一直保持在约50摄氏度以下。
龙宫矿C0105-042样品板15号颗粒中的djerfisherite包裹体的明场透射电子显微照片。图片来源：广岛大学/宫原正明
相比之下，已知含有硫铁铜钾矿的顽火辉石球粒陨石的母体被认为形成于太阳系内部区域。热力学计算表明，顽火辉石球粒陨石中的硫铁铜钾矿直接由高温气体形成。此外，热液合成实验表明，硫铁铜钾矿也可以通过含钾流体与铁镍硫化物在350℃以上的温度下发生反应而形成。
这使得研究小组对其在龙宫颗粒中的存在提出了两种假设：要么它是在龙宫母体形成过程中从另一个来源来的；要么它是在龙宫的温度升高到 350 ℃ 以上时内在形成的。
初步证据表明，内在形成假说更有可能成立。下一步将对这颗以及其他龙宫星尘进行同位素研究，以确定它们的起源。“最终，我们的目标是重建形成像龙宫这样的小天体的早期混合过程和热历史，从而加深我们对早期太阳系行星形成和物质运输的理解，”宫原总结道。
编译自/scitechdaily
