陨石中的太阳系外物质：恒星的核过程与太阳星云的初始状态

陨石中的太阳系外颗粒是人类唯一采集的其他恒星样本。各化学群球粒陨石代表了太阳星云不同区域的凝聚产物，而太阳系外物质的研究集中在碳质球粒陨石和普通球粒陨石。本项目以极端还原条件下形成的清镇顽辉石球粒陨石为研究重点，通过对该陨石酸不溶颗粒样品的同位素面扫描，发现同位素组成明显异常的太阳系外颗粒；对这些颗粒开展物性、表面形貌、晶体结构和微量元素分析，获得相应类型恒星喷出物的化学组成和物理化学环境等信息；采用最新型多接收器离子探针，对单颗粒样品进行多种元素的同位素精确测定，最大限度获得其源区恒星的核过程和内部结构信息；通过与碳质球粒陨石和普通球粒陨石的对比，获得太阳系外物质在各类陨石中分布的规律，进而反演其在太阳星云中的分布特征，对太阳星云的起源和初始状态给出新的制约；同样采用元素和同位素面扫描技术，从物理分选样品和陨石光片上发现原始的太阳系外颗粒，特别是新的硅酸盐、金属或硫化物类太阳系外物质。

陨石中的太阳系外物质是人类唯一能获得的各种恒星物质。本项目通过对其研究，认识不同恒星的核合成和太阳星云的初始状态。.样品包括极还原的顽辉石球粒陨石和氧化的碳质球粒陨石，代表太阳星云的不同区域；采取化学分离和原位同位素面扫描二种技术，前者能有效发现特殊类型的太阳系外颗粒，后者能获得颗粒的产状信息，也是发现硅酸盐等太阳系外颗粒的唯一方式。在发现大量太阳系外颗粒的基础上，对特殊颗粒进行了Al, Mg, Ca, Ti, V等多元素同位素分析，对原位颗粒进行了化学组成的定量分析。.（1）利用纳米离子探针，原位发现多达236颗太阳系外颗粒。通过俄歇电子探针定量分析化学组成，确定为SiC、石墨、橄榄石、富Ca辉石、低Ca辉石、刚玉、SiO2、以及一些非化学式的铁镁质硅酸盐；（2）完成了清镇陨石（EH3）和Murchison陨石(CM2)中0.1-0.5 μm SiC和Si3N4超过4000个颗粒的C, Si同位素分析，发现大量来自超新星的X型颗粒。与粗粒组分对比，发现超新星来源的颗粒在细粒级中占有更高的比例；（3）首次发现一些新的太阳系外物质，包括超新星来源的SiO2，AGB星来源的Si3N4，以及在顽辉石球粒陨石中首次发现太阳系外成因石墨；（4）对清镇陨石的X型SiC和Si3N4进行多元素同位素分析，发现由短寿命核素26Al衰变产生的26Mg过剩、44Ti衰变产生的44Ca过剩、以及49V衰变产生的49Ti过剩，并给出其初始比值，进一步佐证它们来自超新星；（5）在清镇陨石和Murchison陨石的SiC中均发现极富29，30Si （δ29Si=1300‰, δ30Si=1100‰）, 或极贫13C (12C/13C高达3000)的特殊颗粒。对其中一些颗粒的S同位素分析，发现迄今为止最富32S的S同位素组成（δ33S, δ34S= -940‰）; （6）在Sutters’Mill碳质角砾岩球粒陨石中原位发现高含量、且极不均一的太阳系外SiC和石墨颗粒（～40ppm，除一样品12～182 ppm），而太阳系外成因硅酸盐全部被后期水蚀变破坏。星云或小行星母体的水蚀变是影响太阳系外成因硅酸盐丰度的关键因素；（7）不同化学群陨石之间太阳系外物质的对比，发现存在明显的不均一性，其原因解释为不同恒星尘埃具有特征的粒度分布，太阳星云中的粒度分选，以及星云或小行星母体的水蚀变或热变质。