陨石中氯-36的分布：太阳星云中灭绝核素成因的实验证据

灭绝核素研究是一个还处在不断涌现新发现的热点领域。一方面，灭绝核素提供了行星早期演化的重要能量来源，同时又可作为太阳系早期演化精确的同位素时钟。另一方面，有关灭绝核素的成因仍存在截然对立的观点。申请者拟在首次发现灭绝核素36Cl的基础上，拓展该重大发现的成果。Cl是强挥发性元素，通过星云中的低温蚀变加入到包体和球粒，因此，36Cl可反映星云中灭绝核素的空间分布，进而对其成因给出关键的实验判据。各化学群碳质球粒陨石、普通球粒陨石和顽辉石球粒陨石代表了太阳星云不同区域的凝聚产物。本项目拟对不同化学群陨石中富Ca, Al包体和球粒开展36Cl-36S和26Al-26Mg体系和O同位素的系统分析，获得36Cl/35Cl比值在太阳星云的空间分布。其中，26Al-26Mg同位素体系用于测定蚀变事件发生的时间，以校正其差异引起的36Cl/35Cl比值变化，氧同位素组成用于制约蚀变事件的空间变化。

灭绝核素的半衰期远小于地球的年龄，因此它们只存在于太阳系演化的早期。一方面，灭绝核素的衰变提供了包括地球在内各大行星和小天体早期演化的主要能源，另一方面，它们可以作为精确的同位素定年新方法。但是，灭绝核素的成因还存在完全对立的观点。例如，超新星等爆发加入假说与原始太阳强烈辐射原地形成假说，前者预言灭绝核素在太阳星云中均一分布，而后者预言灭绝核素的丰度随靠近太阳显著升高。申请者曾在宁强碳质球粒陨石富Ca, Al包体的蚀变矿物—方钠石中首次发现36Cl（半衰期0.3Ma）存在的证据。由于氯是一个强挥发性元素，因而提供了一个验证灭绝核素在太阳星云径向分布的机会。同时，作为新发现的灭绝核素，仍有许多工作要做，包括其在太阳星云中的初始比值等。本项目拟对形成于太阳星云不同区域的碳质球粒陨石和顽辉石球粒开展原位S同位素分析，对比研究灭绝核素Cl-S体系的空间变化，以获得灭绝核素成因的实验证据。.本项目开展了以下研究，并取得一些重要的成果：（1）首先开展了相关实验技术的方法研究，将S同位素的分析精度和空间分辨提高至最好水平（d34S, d33S, d36S的精度分别为0.2‰， 0.2‰, 0.5‰ @5x5 um2; 1.0‰, 1.0‰, 2.0‰, @0.5x0.5 um2）。同时，提出了全新的离子探针标准样品研制思路，并通过成功合成均一方解石晶体得到验证；（2）发现氯硅铝钙石和方钠石分别代表的二次蚀变事件，离子探针分析在前者检测出36S过剩异常，并得到36Cl/35Cl初始比值为(3.74±1.31)x10-7，远低于前人的结果；（3）在Almahata Sitta 顽辉石球粒陨石中发现原生的陨氯铁矿，并得到36Cl/35Cl初始比值为(9.4±0.8)x10-5，代表了该区域太阳星云的初始比值；（4）碳质球粒陨石与顽辉石球粒陨石的初步对比，表明36Cl在太阳星云的分布基本均一，支持了灭绝核素的外源加入假说。.本项目在技术上的突破，包括S同位素的高空间分辨和高精度分析，以及离子探针标准样品研制的新方法，不仅为后续灭绝核素的研究提供关键的技术支撑，同时还可广泛应用于比较行星学和地球科学；顽辉石球粒陨石中陨氯铁矿36Cl的发现，不仅进一步证实灭绝核素36Cl的存在，其初步结果还表明灭绝核素在太阳星云中可能是均一分布的，其成因主要由其他恒星抛射加入，为灭绝核素成因提供了新的证据。