45.6亿年前，当我们的太阳还是一颗年轻的恒星时，现在的太阳系只是一个由岩石尘埃和气体组成的圆盘。经过数千万年的时间，微小的尘埃卵石凝聚在一起，就像雪球越滚越大，成为公里大小的“星子”——地球和其他内行星的组成部分。

陨石分析显示地球的组成部分含有水

研究人员长期以来一直试图了解这些星子形成的古代环境。例如，地球上的水现在很丰富，但一直都是这样吗?换句话说，吸积到我们星球上的星子里含有水吗?

现在，一项新研究将陨石数据与热力学模型结合起来，确定最早的内太阳系星子一定是在有水的情况下形成的，这对当前早期太阳系的天体物理模型提出了挑战。

这项研究是在地质学和地球化学教授保罗·阿西莫(PaulAsimow)、埃莉诺(Eleanor)和约翰·R·麦克米伦(JohnR.McMillan)的实验室进行的，并发表在《自然天文学》杂志上。

研究人员以铁陨石的形式获得了太阳系最早时期的样本。这些陨石是太阳系中最早的星子金属核心的残余物，它们避免了吸积形成行星，而是围绕太阳系运行，然后最终落到我们的星球上。

诸如此类的陨石的化学成分可以揭示有关它们形成环境的信息，并回答诸如地球的组成部分是否在远离太阳的地方形成、较低的温度允许水冰存在，或者它们是否形成等问题靠近太阳的地方，热量会蒸发掉所有的水，形成干燥的星子。

如果后者是正确的，那么地球就会形成干燥状态，并在其演化后期通过另一种方法获得水。

尽管陨石不含水，但科学家可以通过检查其对其他化学元素的影响来推断其早已消失的存在。

水由两个氢原子和一个氧原子组成。在存在其他元素的情况下，水通常会在称为氧化的过程中转移其氧原子。例如，铁金属(Fe)与水(H2O)反应形成氧化铁(FeO)。足够过量的水可以进一步推动该过程，产生铁锈的成分Fe2O3和FeO(OH)。

例如，火星上覆盖着生锈的氧化铁，这提供了这颗红色星球曾经有过水的有力证据。

前加州理工学院博士后学者、这项新研究的第一作者达曼维尔·格雷瓦尔(DamanveerGrewal)专门研究利用铁陨石的化学特征来收集有关早期太阳系的信息。

尽管最早的星子中的氧化铁现在早已不复存在，但研究小组可以通过检查这些陨石中的金属镍、钴和铁含量来确定有多少铁被氧化。相对于其他原始材料，这三种元素的含量应大致相等，因此如果“缺少”任何铁，则意味着铁已被氧化。

阿西莫说：“铁陨石在某种程度上被行星形成界所忽视，但一旦你弄清楚如何解读这些信号，它们就构成了有关太阳系历史最早时期的丰富信息库。”“我们在内太阳系陨石中测量到的数据与我们预期的数据之间的差异意味着氧活度高出约10,000倍。”

研究人员发现，那些被认为来自内太阳系的铁陨石与来自外太阳系的陨石所缺失的铁金属数量大致相同。为此，两组陨石的星子必定是在太阳系存在水的部分形成的，这意味着行星的组成部分从一开始就积聚了水。

这些星子中水的特征挑战了当前太阳系的许多天体物理模型。如果星子是在地球当前的轨道位置形成的，那么只有在内太阳系比当前模型预测的温度低得多的情况下才会存在水。或者，它们可能形成于更远的地方，那里温度较低并迁移进来。

“如果水存在于我们星球的早期组成部分中，那么碳和氮等其他重要元素也可能存在，”格雷沃尔说。“生命的成分可能从一开始就存在于岩石行星的种子中。”

“然而，该方法只能检测氧化铁所消耗的水，”阿西莫补充道。“它对可能继续形成海洋的过量水不敏感。因此，这项研究的结论与地球吸积模型一致，该模型要求后期添加更多富含水的物质。”

这篇论文的标题是“水雪线之外最早的内太阳系星子的吸积”。除了Asimow和Grewal之外，共同作者还包括前加州理工学院博士后学者NicoleX.Nie、加州大学洛杉矶分校的BidongZhu和莱斯大学的AndreIzidoro。格雷沃尔目前是亚利桑那州立大学的助理教授。