显微镜下的陨石薄片。不同的颜色代表不同的矿物质，因为光线以不同的方式穿过它们。圆形矿物聚集体是球粒，是原始陨石的主要成分。

太阳系由混合不良的蛋糕面糊形成

卡内基的妮可·聂 (Nicole Nie) 和王大 (Da Wang) 领导的新研究发现了通过陨石输送服务到达地球的钾。他们发表在《 科学》杂志上的工作表明，一些原始陨石含有与其他经过更多化学处理的陨石中发现的钾同位素不同的钾同位素组合。这些结果有助于阐明塑造我们太阳系并决定其行星组成的过程。

“在恒星内部发现的极端条件使恒星能够利用核聚变制造元素，”前卡内基博士后、现在加州理工学院的 Nie 解释道。“每一代恒星都为后代的诞生提供原材料，我们可以跨越时间追溯这种材料的历史。”

恒星内部产生的一些物质可以被喷射到太空中，在那里它以气体和尘埃云的形式聚集。超过 45 亿年前，一团这样的云自行坍塌形成了我们的太阳。

这个过程的残余物在新生恒星周围形成了一个旋转盘。最终，行星和其他太阳系天体从这些残余物中合并，包括后来分裂成小行星和陨石的母体。

“通过研究陨石中保存的同位素记录的变化，我们可以追踪它们形成的源材料，并建立我们太阳系演化的地球化学时间线，”现在在成都理工大学工作的王补充道。

每个元素都包含唯一数量的质子，但其同位素具有不同数量的中子。同一元素的不同同位素在整个太阳系中的分布反映了太阳诞生的物质云的构成。许多恒星对这种所谓的太阳分子云做出了贡献，但它们的贡献并不统一，这可以通过研究陨石的同位素含量来确定。

Wang 和 Nie 以及卡内基的同事 Anat Shahar、Zachary Torrano、Richard Carlson 和 Conel Alexander 测量了来自 32 种不同陨石的样本中三种钾同位素的比率。

钾特别有趣，因为它是所谓的中等挥发性元素，因其沸点相对较低而很容易蒸发而得名。因此，很难在挥发物的同位素比率中寻找早于太阳的模式——它们只是不会在炎热的恒星形成条件下停留足够长的时间以保持易于读取的记录。

“然而，使用非常灵敏和合适的仪器，我们发现了钾同位素的分布模式，这些模式从太阳系前的物质中继承下来，并且在不同类型的陨石之间存在差异，”聂说。

他们发现，一些最原始的陨石称为碳质球粒陨石，形成于外太阳系，含有更多的钾同位素，这些钾同位素是由巨大的恒星爆炸(称为超新星)产生的。而其他陨石——那些最常坠落地球的陨石，称为非碳质球粒陨石——含有与我们的母星和太阳系内其他地方相同的钾同位素比率。

“这告诉我们，就像混合不良的蛋糕面糊一样，在形成碳质球粒陨石的太阳系外围与我们居住的太阳系内部之间没有均匀分布的材料，”Shahar 总结道。

多年来，卡内基地球与行星科学家一直致力于揭示地球挥发性元素的起源。其中一些元素可能是在碳质球粒陨石的背面从外太阳系一路运送到这里的。然而，由于在非碳质球粒陨石中发现的太阳系前钾同位素模式与地球上看到的相匹配，这些陨石很可能是我们星球上钾的来源。

Shahar 补充说：“直到最近，科学家们才对曾经长期持有的信念提出了挑战，即诞生我们太阳的太阳星云中的条件足够热，可以燃烧掉所有挥发性元素。” “这项研究提供了新的证据，证明挥发物可以在太阳的形成过程中幸存下来。”

需要更多的研究来将这一新知识应用到我们的行星形成模型中，看看它是否会调整任何长期以来关于地球及其邻居如何形成的信念。