碳陨石爆炸的同时又会彻底隐藏其暴力的历史

长期以来，科学家们一直对富含碳元素的陨石感到困惑，因为它们几乎没有剧烈太空碰撞的证据。但新的实验揭示了真相：这些陨石受到撞击会引发爆炸性化学反应，产生强烈的气体，将碰撞留下的痕迹彻底摧毁。

并非这些太空岩石没有受到重击，而是证据没有留存下来。这一突破不仅解开了30年来的一个谜团，还能指导未来前往谷神星等地的探测任务，因为在那里或许还能找到一些被喷出的物质。

了解陨石碰撞时发生的情况对于拼凑太阳系的历史至关重要。这些碰撞为塑造行星和其他天体的剧烈事件提供了宝贵的线索。然而，科学家们长期以来一直对一个奇怪的观察结果感到困惑：含碳陨石的高速撞击证据远少于不含碳的陨石。这似乎表明富含碳的陨石经历了更温和的碰撞，但其原因尚不清楚。

神户大学天体物理学家黑泽耕介表示：“我的专业是撞击物理学，对陨石物质在撞击后如何变化很感兴趣，也就是所谓的‘冲击变质’。所以我对这个问题非常感兴趣。”

在含碳陨石中，撞击会产生极热的一氧化碳和二氧化碳气体（黄色）。黑泽耕介表示：“我们发现，随后爆炸的动量足以将受到强烈冲击的岩石物质（红色）抛射到太空。这种爆炸发生在富碳陨石上（左图），但不发生在贫碳陨石上（右图）。”因此，该团队得出结论，含碳陨石受到的冲击力并不小，但事实上，证据只是被消除了。

黑泽耕介重新审视了神户大学另一位研究人员二十年前提出的一个旧理论。该理论认为，在撞击过程中，陨石内部含水矿物会释放出蒸汽，将撞击痕迹吹向太空。

“我觉得这个想法很棒，但它存在一些问题。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，有些含碳陨石不含这种含水矿物，它们受到的冲击似乎也较小。”这位天体物理学家解释道。

黑泽耕介假设碳本身可能是造成这种现象的原因。为了验证这一点，他使用了自己研发的一种专用仪器：一个连接到密封样品室的两级轻气枪。这套装置允许他和他的团队将高速弹丸射入类似陨石的样品中——有些样品含碳，有些不含——并分析产生的气体。至关重要的是，该系统能够防止气枪自身产生的气体污染，从而能够清晰地测量撞击产生的气体。

神户大学团队今天（4月24日）在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。他们的实验表明，含碳陨石受到撞击会引起化学反应，产生极热的一氧化碳和二氧化碳气体。

黑泽耕介说道：“我们发现，随后爆炸的动量足以将周围受到强烈冲击的岩石物质抛射到太空中。这种爆炸发生在富碳陨石上，但不会发生在贫碳陨石上。” 因此，该团队得出结论，含碳陨石受到的冲击力并不小，但事实上，证据确实被吹散了。

黑泽耕介发明了一种两级轻气枪，它连接到一个腔室，使研究人员能够分析撞击产生的气体，并将其放入样本中，而不会受到枪击本身产生的气体的污染。他和他的团队利用这套装置，测量了模拟陨石撞击产生的气体，这些样本分别含有和不含碳。图片来源：千叶工业大学行星探索研究中心

然而，一切或许都不会失去。对于像矮行星谷神星这样较大的太空岩石，研究团队计算得出，其引力可能足够强大，能够将喷出的物质拉回其表面。“我们的结果预测，谷神星应该积累了这些撞击产生的高冲击波物质，因此我们相信，这为规划下一代行星探索任务提供了指导，”黑泽耕介解释道。

编译自/scitechdaily