顽辉石球粒陨石中的太阳系外颗粒

This is an extending project of previous study on the presolar grains from enstatite chondrites. The main subjects and goals of this research include: (1) to determine the relative abundances of various types of presolar grains in the finest size fractions (0.05-0.4 um) of the acid residue from the Qingzhen enstatite chondrite. The result could reveal the size-dependence of presolar grains, by comparing with the previous study of the size fractions of 0.4-2 um; (2) to search for presolar graphite from the low density graphite separation of Qingzhen; (3) to search for presolar silicates from the size-fraction (<1 um) of the matrix separated physically from the Sahara 97159 (EH3) meteorite; (4) to confirm the presence of AGB Si3N4 by analyzing Si3N4 grains separated magnetically from the metal and silicate matrix fractions, respectively; (5) to determine crystallographic textures of various types of presolar grains with TEM, uncovering possible correlation with the source stars. This study promise us with more comprehensive information of the presolar grains in the reducing regions within the solar nebula, and, furthermore, reveal their spatial distribution in the nebula via comparing with the plentiful data of presolar grains from carbonaceous chondrites.

在已有研究工作的基础上，对顽辉石球粒陨石的太阳系外物质开展持续和深入的研究，主要研究内容包括：（1）清镇陨石最细粒（0.05-0.4微米）酸不溶物中各类太阳系外物质的相对丰度，并通过与较粗粒样品（0.4-2微米）的对比，揭示太阳系外物质的粒度分布；（2）通过对清镇陨石低密度石墨样品的同位素分析，发现太阳系外成因石墨颗粒；（3）通过对Sahara 97159陨石物理分选的<1微米基质的同位素图像分析，发现太阳系外成因硅酸盐；（4）通过磁选预分离的方法，分离出分别与金属和细粒基质共生的Si3N4，厘清该矿物的成因，并确证渐近线红巨星成因颗粒的存在；（5）基于各类型太阳系外物质的透射电镜等分析，获得晶体结构特征及其与不同恒星起源之间存在的相关性。该项研究将深入认识太阳星云极端还原区域的太阳系外物质，通过与大量碳质球粒陨石研究成果的对比，揭示太阳系外物质在原始太阳星云的空间分布特征。

太阳星云的初始状态是太阳系起源的关键科学问题之一，特别是构成太阳星云的原始尘粒（太阳系外颗粒）在星云盘的径向分布。不同化学群的球粒陨石代表了星云不同区域的吸积产物，但大量工作集中在外太阳系的碳质球粒陨石，缺少对内太阳系的非碳质球粒陨石，尤其是最靠近太阳的顽辉石（E群）球粒陨石的研究。在前期工作基础上，开展了以下主要研究工作：（1）研发了聚焦离子束-超薄切片-透射电镜的联用技术，并首次对E群球粒陨石中的太阳系外石墨颗粒开展了透射电镜的分析，结果表明该石墨颗粒具有低结晶度的混层结构，且不含包裹体。结合C和Si同位素组成、拉曼光谱、形态等，提出其形成于AGB星富碳喷出气体的凝聚。（2）将E群球粒陨石中分离出的纳米金刚石制备成透射电镜超薄片和纳米离子探针样品，后续将首次开展E群球粒陨石纳米金刚石的微结构和C, N同位素分析，有望对纳米金刚石的成因及其在太阳星云盘的分布给出新的认识；（3）对不含水的原始CM群陨石开展纳米离子探针分析，不仅发现高含量的太阳系外SiC，并发现具有最高含量的太阳系外硅酸盐颗粒，证明这是最为原始的CM陨石。在此基础上，提出了CM群球粒陨石母体的新模型，即水以固体冰的形式和硅酸盐物质一起吸积形成CM-小行星，Al-26等衰变热能使水冰融化，造成CM-小行星内部的强烈水蚀变。但是，在CM-小行星的表层，水冰直接升华从而避免了水蚀变作用。该发现对于认识C型小行星的演化，确定小行星探测的科学目标，选择目标小行星等具有重要意义。（4）基于对陨石中太阳系外物质的研究，提出了以揭示4D太阳系的第一个1千万年历史为目标的小行星采样返回探测任务概念和总体方案。通过对原始E-型小行星的采样返回，获得最靠近太阳区域星云演化的样本，特别是发现其中前太阳的颗粒，从而揭示太阳星云盘初始的3D分布特征。此外，项目经费还支持了对月球样品的研究，并首次发现月球的锆石高压矿物-雷锆石。