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中科大教授利用铜、锌同位素揭示月核形成过程

2019-12-23 点击:1614

我的学者用铜和锌同位素揭示月球原子核的形成过程

最新发现和创新

来源:科技日报

每日科学新闻(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉,黄芳教授在地球和空大学科学学院的团队已经建立了一种高精度的铜-锌同位素分析方法。在此基础上,与国外同行合作,通过高温高压实验岩石学,精确测量硅酸盐熔体与金属熔体之间铜、锌同位素的平衡分馏系数,以及月球原子核的组成和形成过程。 研究结果最近发表在《国际地球化学杂志》《地球化学远景通讯》上。

大碰撞假说认为月球是在45亿年前火星大小的行星和原始地球发生大碰撞时形成的 碰撞后,物质溅入太平洋空,在月球轨道上积累和扩散,形成一个炽热的熔融月球岩浆海洋,从中区分出月球核心、地幔和地壳的结构。 人们普遍认为,大碰撞期间的挥发会改变月球的元素和同位素组成,但对月球层的分化知之甚少,尤其是月球原子核的形成过程,主要是因为对元素和同位素的地球化学行为缺乏了解。

铜(铜)和锌(锌)都是挥发性元素,可以限制碰撞过程中的挥发效应。它也是一种铁硫友好元素,也能限制核幔的分化过程。 因此,它可以用来讨论月球核分化对月球化学组成的影响。

发现与硅酸盐熔体相比,含硫金属熔体明显富含轻铜和锌同位素,而无硫金属熔体和硅酸盐熔体之间的分馏较小。 这个结果很好地解释了地球和月球之间金属稳定同位素组成的差异。 月球和地球之间较大的锌同位素分馏明显反映了挥发过程的影响。尽管铜的挥发性不如钾和钙,但月球和地球之间铜同位素组成的差异大于钾和钙。 这可能是因为月球的铜同位素组成不仅受大碰撞期间挥发的控制,还受月球原子核形成期间含硫熔融金属从月球岩浆海洋中分离的影响。然而,钾和钙不进入月核,所以它们不受月核形成的影响。

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