研究人员将小行星冰层与地球生命的出现联系起来

摘要:

像"龙宫"这样的远古小行星上的冰可能是启动地球生命的关键。帝国理工学院的研究人员与合作者分析了小行星岩石,发现了冻融循环造成的裂缝。 这些过程很可能使水和必要的有机材料被输送到我们的星球,为数十亿年前生命的出现提供了必要的基石。

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帝国理工学院的研究人员发现,45亿年前,冰改变了小行星,这种方式可能导致了地球生命的诞生。 (太阳系早期小行星喷出的喷泉的艺术印象)。 资料来源:Imperial

该研究由帝国理工学院地球科学与工程系的马特-根格(Matt Genge)博士领导,合作者包括自然历史博物馆、肯特大学和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)。 它表明,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的隼鸟2号(Hayabusa2)任务从小行星龙宫(Ryugu)传回地球的岩石显示出冰破裂的迹象。

研究小组发现,这些裂缝中充满了粘土和硫化物矿物质,它们是在有水的情况下形成的。 这些充满矿物质的裂缝似乎是在冻融过程中形成的,冰在融化和再冻结的过程中会膨胀和收缩,从而导致岩石破裂。

这表明,在太阳系早期,水在改变小行星成分方面发挥了至关重要的作用。 科学家们认为,当小行星在数十亿年前撞击地球时,这些变化可能使得必要的有机材料以及粘土、硫化物矿物质和水被运送到地球。 这种输送可能是地球上出现生命的关键因素。


毫米大小的龙宫样本三维模型,黑色显示裂缝,蓝色显示脉络。

根格博士说:"我们的研究结果表明,小行星上冰的反复融化和冻结可能有助于地球生命的形成。我们的计算表明,冰在生长过程中施加的压力足以使小行星的核心断裂,从而使水遍布整个小行星。 然后,水与小行星内部的矿物质相互作用,创造出重要的有机物--这些有机物会被输送到早期地球,生成海洋和生命的有机组成部分。"

虽然与其他小行星的碰撞也会使小行星断裂,但研究小组得出结论,龙宫小行星上断裂的特殊形状只能由冻融过程形成。

这些冻融循环不仅使龙宫断裂,还使水从这些裂缝中流出,在小行星表面形成喷泉。

该论文发表在《自然-天文学》上。


"龙宫"裂缝的扫描电子图像。 比例尺为 1/20 毫米长。 资料来源:Imperial

研究小组对日本宇宙航空研究开发机构带回地球的一块毫米大小的"龙宫"碎片进行了研究。 为了分析样本,他们使用了X射线计算机断层扫描(XCT)技术,该技术类似于医学CT扫描,但适用于岩石--使他们能够看到小行星上断裂的三维形状。

除了细裂缝表明小行星上的裂缝是由冰造成的,研究人员还发现了含有框架磁铁矿--磁性氧化铁的微小球形晶体--的"矿脉",这进一步证明了水的存在。

研究人员注意到,这些裂缝和矿脉具有奇特的弯曲形状,看起来像一系列尖角。 正是脉络的独特形状帮助他们理解了冰的作用:研究小组对嵌在粘土中的冰粒进行了实验,发现冰粒周围也形成了类似的尖角状断裂。

"正是小行星的冻融断裂确保了小行星被水彻底改变。 如果没有它,这些赋予生命的物质可能会更加稀少。 宇宙中的'石头、剪刀、冰'游戏很可能是生命诞生的重要原因。"

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