記者從中國(guó)科大獲悉，該校地球和空間科學(xué)學(xué)院黃方教授團(tuán)隊(duì)建立了高精度的銅-鋅同位素分析方法，在此基礎(chǔ)上與國(guó)外同行合作，通過(guò)高溫高壓實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)，精確地測(cè)定了硅酸鹽熔體和金屬熔體之間的銅和鋅同位素平衡分餾系數(shù)，及其制約月核的成分和形成過(guò)程。研究成果日前發(fā)表在國(guó)際地球化學(xué)重要刊物《地球化學(xué)遠(yuǎn)景通訊》(Geochemical Perspective Letters)上。
大碰撞假說(shuō)認(rèn)為，月球形成于一個(gè)火星大小的行星和原始地球在45億年前發(fā)生的大碰撞。碰撞后的物質(zhì)飛濺到太空，在月球軌道聚集增生，形成炙熱熔融的月球巖漿洋，之后從中分異出月核、月幔和月殼的結(jié)構(gòu)。大碰撞事件深刻地改變了地月系統(tǒng)的行星環(huán)境和化學(xué)組成，是地月系統(tǒng)經(jīng)歷的最重要行星事件。一般認(rèn)為，大碰撞時(shí)的揮發(fā)作用會(huì)改變?cè)虑虻脑睾屯凰亟M成，但是對(duì)于月球圈層分異、特別是月核形成過(guò)程還知之甚少，主要原因是缺乏對(duì)元素和同位素地球化學(xué)行為的了解。
銅(Cu)和鋅(Zn)既是揮發(fā)性元素，它們可以制約碰撞過(guò)程中的揮發(fā)效應(yīng);又是親鐵-親硫元素，也可以制約核幔分異過(guò)程。因此可用來(lái)探討月核分異對(duì)于月球化學(xué)組成的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，含硫的金屬熔體相對(duì)硅酸鹽熔體顯著富集輕的銅和鋅同位素，而不含硫的金屬熔體和硅酸鹽熔體之間的分餾較小。這個(gè)結(jié)果很好的解釋了地球和月球之間金屬穩(wěn)定同位素組成的差別。月、地之間較大的鋅同位素分餾明顯反映了揮發(fā)過(guò)程的影響;雖然銅的揮發(fā)性比鉀和鈣要弱，但是月、地之間的銅同位素組成差異要比鉀和鈣同位素要大。這可能是因?yàn)樵虑虻你~同位素組成不僅受到大碰撞時(shí)揮發(fā)作用的控制，也會(huì)受到月核形成時(shí)含硫金屬熔體從月球巖漿洋分離的影響;而鉀和鈣不進(jìn)入月核，因此不受月核形成的影響。
這一研究對(duì)于理解月球的揮發(fā)分組成、月核冷凝以及月球磁場(chǎng)的維持、地月之間晚期加積都有重要意義。(記者 吳長(zhǎng)鋒)
關(guān)鍵詞： 月核形成過(guò)程
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