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从球粒陨石特征解析球粒陨石的形成

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我们从大爆炸以后说起:
  大爆炸以难以想象的剧烈程度以一种人类还无法理解的能量形式向周围空间迸射膨胀。这时刻,爆炸的能量团内部的高温有多高无法想象、压力有多大也无法想象。
  大爆炸云团(星云)在高速膨胀,其内部的温度、压力也在高速下降着。当温度下降到大约10000度左右的时候,星云中就开始产生人类最容易理解的原子态形式的物质的存在形式了。但这时候所有物质还只能以单质游离形态存在。大约在3500度高温左右(压力无法估量),星云中开始出现物质的同质结合。最先同质结合的是碳,这是因为碳在低序号元素中具有独特的优势——同时拥有4个同为正负价位的化合键。由于温度和压力的原因,碳最先结合的化学排列形式是以金刚石晶体序列排列。随着星云温度继续下降,大约在3000度以下时,星云内的温度和压力已经不能促使碳以金刚石序列排列了,碳只能以石墨晶体形式排列,于是星云中开始出现大量石墨晶体。
  虽然整个星云依旧在剧烈膨胀着,但对于星云内部的物质来说,却是做着同步运动,所以星云中的金刚石晶体以及石墨晶体是很难结合出较大的颗粒的,只有在偶然原因造成星云内部发生扰动的情况下,才有可能形成较大的金刚石颗粒结团和石墨晶体结团。但发生星云内部出现扰动的因素极少。这就是很难发现金刚石大颗粒和纯碳质球粒大颗粒结团陨石的原因。
  星云中的碳晶体因微弱的万有引力而使有限的临近的碳质晶体产生聚集而形成碳质球粒,星云中出现大量碳质球粒,如同云雨中的小水滴。
  星云内部的温度、压力继续下降,大约在1500-2000度高温的时候,星云中的硅、铁、镍等物质开始与氧等物质产生化合,如果这时候的星云出现扰动形成星云中的球粒物质结团,就会形成大量含碳质球粒、硅化合物晶体(鳞石英等)、铁镍类金属化合物的结团物质。
  星云内部的温度、压力继续下降,大约在1200-1300度高温的时候,氢和氧开始结合成为水,随着水的大量产生,星云中的硅等化合物与水结合产生大量硅酸盐类物质。这时候的硅酸盐类物质还是气雾形态。大约在星云温度下降到1000度以下的时候,星云中的一些球粒物质会因微弱的万有引力作用吸引硅酸盐类物质聚集使球粒体增大,球粒体越大万有引力也就越大,于是就出现大量的球粒体聚集结团,此时星云中就会产生大量小到直径几毫米大到上吨的结团物质。
  我们得到的来自天外的球粒陨石就是这些球粒结团。不同质地的球粒陨石是星云演化的不同时期形成的。比如在碳质球粒形成的温度压力时期就结团的陨石就是高含量碳质球粒陨石;在铁镍硅化合物形成的时期结团的陨石就是鳞石英高含铁石类陨石(通常也含碳质球粒),这种陨石磁性很强。在1200度以下结团的陨石通常就含有大量的硅酸盐类球粒物质,这种陨石磁性很弱。
  球粒陨石内部物质含量主要取决于形成此陨石的星云的温度压力变化的进程。比如处于比较边缘的星云的温度和压力下降快,那么形成的球粒陨石中碳及铁镍类物质含量就会很少,而硅酸盐类物质含量会很高。
  而处于较中心的星云温度压力变化慢,可以使任何一个温度压力的时段维持较长的时间,就会产生较多的金刚石及碳质球粒等物质,这样的星云中产生的陨石碳质球粒含量也就较多。由于位置较中心的星云通常都成为后来太阳及各大行星集结的中心部分,所以能够逃脱成为自由小行星的高含量碳质球粒结团就很少。
  而处于较边缘的低温星云中形成的陨石就很容易逃脱太阳及各大行星集结体的吸引而成为自由小行星体。这就是为什么普通硅酸盐球粒陨石占比例奇高,而碳质球粒含量高的陨石占陨石总量比例较低的原因。


1楼2017-08-20 12:56回复