对陨石中发现的挥发性元素的两项研究限定了地球物质来源的组成

在两项单独的研究中，研究人员发现了陨石中挥发性元素钾（K）和锌（Zn）中的核合成同位素异常，它限定了形成地球物质的来源。根据这两项研究，约9成的地球质量来自太阳系内侧的非碳质（NC）物质，约1成来自太阳系外围的碳质球粒陨石（CC）物质。CC的库藏元素为地球提供了其钾含量的约20%和锌含量的一半。综合这些研究表明，在形成太阳系的热太阳星云中，挥发性元素的分布是不均匀的。

        核合成异常是化学元素形成时产生的同位素比率中的微小差异。在太阳系形成过程中，带有这些核合成异常的元素会从气相凝结成固态尘埃，后者接着被结合到陨石和包括地球在内的类地行星中。早期太阳系不同部分中的物质继承了不同的核合成异常。形成地球的物质的起源可通过测量陨石的核合成异常而得到限定。然而，挥发性元素的核合成异常（即那些在低温下凝结而成的元素）素来难以测量，因此它们的起源未能得到良好的限定。

        Nicole Nie、Da Wang和同事对32颗陨石中的3种K同位素（³⁹K, ⁴⁰K 和 ⁴¹K）进行了测量。研究人员在同位素⁴⁰K中发现了核合成异常，与NC陨石中的这种异常相比，CC陨石中的核合成异常更大，可变性也更多。根据这些研究结果，地球岩石中的⁴⁰K核合成异常比率与NCs的非常接近，这表明地球的大部分K是由NCs输送的，而由CC输送的不到20%。

        在另一项研究中，Rayssa Martins、Sven Kuthning和同事关注的是另一种挥发性元素：铅（Zn）。作者分析了18颗陨石中的Zn的5种稳定同位素。他们发现了CC和NC陨石间不同的锌同位素中的核合成异常。当与地球的Zn同位素特征进行比较时，Martins、Kuthning等人的发现表明该元素具有混合性来源。据作者计算，地球总质量的约10%来自CC陨石，其中包括其Zn含量的50%。这些研究结果表明，来自太阳系外围的CC物质可能对地球的其它挥发性元素具有重要贡献。

        Nie在这两个研究小组提供的讨论这两项研究的结果及其影响的附带问卷中写道：“我们的研究以多种方式补充和确认了彼此的结果。在中等挥发性的元素中，K的挥发性最小，而Zn是挥发性最大的元素之一；因此，我们的研究预测，多种挥发性元素应该都保留了核合成异常。”