麻省理工学院地质学家追踪水星的起源到稀有陨石

由信使在2008年1月14日的Mercury Flyby期间由Messenger拍摄的图像，汞的全球会。

一个新出版的研究表明，汞经历了快速冷却的时期，并且地球可能具有脑牙突底座的组成 - 一种在地球上极少数的陨石。

大约46亿年前，宇宙是倒塌的气体和纺纱碎片的混乱。小颗粒的气体和灰尘聚集在一起进入更大，更巨大的菱形，反过来粉碎在一起形成行星。科学家认为，在形成后不久，这些行星 - 特别是汞 - 是熔融材料的火热球，这在数百万年里降温了。

现在，麻省理工学院的地质学家已经追踪了汞的冷却历史的一部分，发现，在4.2和37亿年之间，在形成的地球之后，其内部温度下降了240摄氏度，或464华氏度。

他们还根据这种快速冷却速率和熔岩沉积物的组成来确定，地球可能具有山牙石斛的组成 - 一种在地球上极其罕见的陨石。

蒂莫西尔·格罗夫，塞西尔和地球部地区地质地质学教授，大气和行星科学地质学教授表示，关于水星过去的新信息对于追踪地球早期的形成感兴趣。

“我们今天在这里，拥有45亿多年的行星演变，而且由于地球有这种动态的内饰，因为我们保留在地球上的水，[火山]只是浪藏过去，”格罗夫说。“在像汞一样的行星上，早期的火山主义更加戏剧性，[曾经]他们冷却下来，没有以后的火山流程消灭早期历史。这是我们实际估计在星球历史的早期内部冷却的速度有多快的地方。“

格罗夫和他的同事，包括汉诺威大学的研究人员，在德国;比利时李吉大学;德国拜罗伊特大学发表了地球和行星科学信件的结果。

陨石坑的组成

为分析，该团队利用NASA的信使航天器收集的数据。2011年和2015年间汞表面，空间环境，地球化学和测距（Messenger）探针肿瘤，每次飞行收集地球化学成分的测量。在其使命期间，Messenger产生了覆盖整个星球表面的公正较厚的熔岩沉积物的图像。

航天器上的X射线光谱仪测量了由太阳辐射产生的行星表面的X射线辐射，以确定汞表面上超过5,800座熔岩沉积物的化学成分。

Grove的合作者，汉诺威大学的Olivier Namur，重新计算了所有5,800个地点的表面组成，并将每个组合物与发现的地形类型相关，其中从大量陨石区域到较小影响的地形。区域的陨石坑的密度可以讲述那些区域的年龄：越多，表面越旧，反之亦然。研究人员能够随着年龄的增长来将汞的熔岩组合物联系起来，发现旧的存款大约42亿岁，含有与估计为37亿岁的年轻存款的元素。

“所有的行星都是真实的，不同年龄的地形有不同的化学成分，因为事情在地球内部变化，”格罗夫说。“为什么他们如此不同？这就是我们试图淘汰的东西。“

罕见的岩石，10个标准偏差

为了回答这个问题，Grove试图追溯熔岩沉积物的道路，从地球内部融化到最终爆发到汞表面上的时间。

为此，他开始在实验室中重建水星的熔岩存款。来自Messenger的5,800个组成数据点，树丛选择了两个极端：一个代表较旧的熔岩存款和来自年轻矿床的一个。他和他的团队将熔岩存款的元素比转换为化学积木，然后遵循这种配方，以创建代表每个熔岩矿床的合成岩石。

该团队在炉内融化了合成岩石，以模拟存款是熔岩的时间点，并且尚未凝固为岩石。然后，研究人员拨打了炉子的温度和压力，以有效地扭转时钟，模拟熔岩从地球内部的深处喷发到表面，反向。

在整个实验中，该团队寻找在每个熔融样品中形成的微小晶体，代表样品从熔岩转向岩石的点。这代表了行星的固体岩石芯开始融化的阶段，在爆发到表面之前，产生熔融材料在汞的幔子上擦拭。

该团队在两个样本中发现了一个令人惊讶的差异：较旧的岩石在行星上深入融化，在360公里处，在1,650℃的较高温度下，较年轻的岩石在较浅的深度融化，160公里，1,410℃。实验表明，这个星球内部的内部剧烈冷却，超过240 4.2至37亿年之间的摄氏度 - 地质短缺的5亿年。

“汞在一个相当短的时间内的温度变化巨大，记录了一个非常令人惊叹的融化过程，”格罗夫说。

研究人员确定了在每个样品中形成的微小晶体的化学成分，以识别可能在熔化并喷发到表面上之前可以使汞内部成分的原始材料。他们发现最接近的匹配是脑牙突·填充物，这是一种非常罕见的陨石形式，被认为只占落地的大约2％的陨石。

“我们现在知道脑卒中的东西是牛特酸盐的原料是汞的起始材料，这令人惊讶，因为他们大约有10个偏离所有其他Chondrites的标准偏差，”格罗夫说。

“这是一篇非常重要的论文，综合了来自最近完成的信使特派团关于汞的火山表面单位性质的地质，年代和地球化学观测，并将这些与建模和实验岩画结果联系起来，”地质教授James Head说布朗大学的科学。“它达到了汞在汞的地幔中融化的深度和意义的重要结论，以及如何随着时间的推移迅速改变。这些结果为我们提供了基本的新见解融入了地幔融化的风格，为火山单位对水星的性质和时机提供了逻辑解释。“

小树林注意到本集团的结果未在石头中设置，并且汞可能一直是其他类型的起始材料的积累。要知道这将需要行星表面的实际样本。

“下一件事真正帮助我们移动我们对汞方向的理解，实际上是我们可以学习的汞的陨石，”格罗夫说。“那会很可爱。”

这项研究部分由美国国家航空航天局（NASA）资助。

出版物：Olivier Namur，等，“熔化过程和熔岩的泥土泥土来源，”地球和行星科学信件，2016年4月4日439，第117-128页; DOI：10.1016 / J.EPSL.2016.01.030