元素衰变揭秘37亿年前灶神星内部环流发电机

fengzhi2008

星辰号探测器拍摄的灶神星图像资料，其酷似一个未演化成功的小型天体

据国外媒体报道，大约在46亿年前，太阳系几乎是由稀薄的气体和尘埃盘构成，但原始物质盘在经过千万年的演化后，就初具今天我们所见的景象，拥有大质量且构成复杂的行星。不过，在此期间太阳系中还存在着另一类奇特的天体，它们是个头相对较小的宇宙岩石，演化至今的产物就是我们所熟悉的小行星。虽然我们对太阳系早期小行星组分并不十分了解，但一些科学家暗示了其中隐藏着能揭开太阳系早期行星系统多样性的信息。
一项最新发表在《科学》期刊上的研究认为已经找到了早期太阳系中天体的信息，调查对象为灶神星，该天体是太阳系质量较大的小行星之一，其内部存在着由熔融导电流体旋转而形成的磁场环境，并产生了巨型“发电机”，该机制与诸如地球这样行星内部存在的情况相似。根据麻省理工学院的研究人员解析，调查结果表明灶神星可能拥有更多冰冷块状空间碎片。
麻省理工学院地球、大气与行星科学系（EAPS）的研究生、本项调查的第一作者罗杰·富（Roger Fu）认为我们现在正对太阳系形成的数百万年所发生的事件进行探索，当时的太阳系中充满了诸如灶神星这样的大型空间岩石，但它们的构造却像是一颗迷你行星。该学院行星科学系的助理教授、本项研究的合著者本杰明·魏斯（Benjamin Weiss）认为灶神星是目前已知的最小可产生磁场环境并“发电”的小行星，可以想象一下在早期太阳系中会拥有如此多的此类小行星在原始物质盘上存在。
位于太阳系内侧轨道上几乎所有的行星在其演化历史过程中都出现了由熔融导电流体旋转形成的“天体发电机”，行星内核周围熔融铁物质流旋转过程中形成磁场，并持续数百万年的时间。结果位于行星表面的岩石在如此漫长的时间内被磁化，其中就记录着关于这颗行星早期历史的信息。科学家们试图将已经坠落在地球表面上的小行星碎片物质进行磁化强度调查，以重建小行星演化的模型，其中一项重大的挑战是查明陨石的磁化来源，但磁化溯源可涉及到多个天体进程的探索，比如来自流星体等离子体的影响等等。
因此，确定陨石磁场在早期源问题较为棘手，其是天体内部发电机作用的结果。如果要解决此类问题，来自加州大学伯克利分校的研究人员等通过合作首先确定了陨石的磁化强度和陨石样本的年龄，实际上它们的形成源于太阳系早期天体的“发电机”。研究小组获得了1981年发现于南极洲的灶神星陨石样本，这个50克重量的小行星岩石被命名为ALHA81001，科学家在其上探测到了仍然留存的特殊磁性。并探查了陨石上微小的晶体，当灶神星形成磁场的早期阶段，岩石的铁磁晶体排列方向与背景场方向对齐。
研究小组测量了这些矿物的对齐方式，发现这是矿物中隐藏的磁化强度信息指向一个最古老的的残余磁场，下一步将确定岩石的年龄。为了做到这一点，来自加州大学伯克利分校的研究人员大卫·舒斯特（David Shuster）分析了陨石中的氩成分。氩 40是氩的一种同位素，由钾-40自然衰变产生，通过加热岩石样本探测其中的氩-40释放量来确定岩石年龄，最终结果显示这块灶神星陨石年龄为37亿岁。
但是鉴于灶神星形成于45亿年前，那么陨石被磁化是形成于哪个时期呢？本杰明·魏斯和罗杰·富认为在该天体形成的一亿年左右就可能出现了由内核金属物质流动形成的磁场，当ALHA81001陨石在37亿年前暴露在灶神星壳体周围而被磁化。加州大学地球物理与空间物理教授克里斯托弗·罗素（Christopher Russell）认为在灶神星上发现的“发电机”机制的证据也支持太阳系中其他小天体上也存在类似情况说法，比如对月球古老“发电机”的研究，木卫三的核心似乎也存在一个活跃的“发电机”。