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组会:Allende陨石CAI的核合成、放射成因和稳定Sr同位素组成——陈栩琦

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Allende陨石CAI的核合成、放射成因和稳定Sr同位素组成——陈栩琦

徐伟明,Dec. 30, 2022

科学问题:

富Ca、Al难熔包体(CAI)是太阳系中形成的最古老固体,通常被解释为代表最先从太阳星云气体中冷凝的固体可能经历熔融、蒸发、变质、交代蚀变等过程。那么,CAI在多大程度上代表太阳星云冷凝的原始物质?CAI经历了怎样复杂而漫长的热历史?CAI的核合成同位素异常&稳定同位素分馏反映是否反映前太阳系物质不均一或后续的热过程?

核合成来源

p-过程产生(Ⅱ型/Ⅰa型超新星):84Sr (100%)

s-过程:

Main s-process (AGB星):86Sr (60%),87Sr (60%) ,88Sr (70%)

Weak s-process (大质量恒星):86Sr (40%),87Sr (40%)

r-过程(超新星坍缩/中子星合并): 88Sr (30%)

87Rb → 87Sr (β-衰变,T1/2 = 49.624 Gyr)

图片1.png

作者选取了Allende陨石的4个粗粒CAI和11个细粒CAI研究其核合成异常

核合成异常(μ84Sr)

所有μ84Sr平均值:+124 ± 98 ppm,本研究μ84Sr平均值:+110 ± 122 ppm,细粒(+106 ± 140 ppm)和粗粒(+123 ± 57 ppm)CAI总体上具有相似的μ84Sr。不同CAI之间的μ84Sr非常不均一,Myojo等(2018)发现单个CAI内μ84Sr也不均一。

图片2.png

 

Rb-Sr同位素体系:

细粒CAI:Rb/Th与Sr/Th正相关,元素比值主要受流体活动性低的Th含量控制,可能原因是含水蚀变近乎均一地引入Rb。

粗粒CAI:Rb/Th明显降低,Sr/Th明显升高,与细粒CAI解耦,Eu/Th与Sr/Th在1:1的线性相关线上,可能指示蒸发冷凝的影响。

Rb-Sr年龄反映了开放系统过程,该过程中Rb与Sr解耦,细粒CAI的高Rb含量来自后期添加

图片3.png

 

Sr稳定同位素分馏:

CAI拟合线与bulk陨石几乎重合;钛辉无球粒陨石(Angrites) 是最亏损挥发性元素的无球粒陨石,其母体是已知最早的太阳系内部分异天体之一,其长石拟合线,截距 ≈ 0 ,与地球一致,与Allende的稳定Sr同位素数据落在不同的质量相关分馏线上

图片4.png

 

总结:核合成异常p-还是r-/s-过程?

由于87Sr/86SriDS与δ88/86Sr几乎落在与理论相同的质量相关分馏线上,可以认为87Sr/86SriDS没有明显同位素异常,因此倾向于认为μ84Sr正异常主要是p-过程导致的。

前人对CI球粒陨石的淋滤实验说明r-过程的影响也可能存在,无法通过现有数据判断μ84Sr正异常到底是由于p-过程导致84Sr富集,还是由于r-过程或main/weak s-过程贡献不同导致的88Sr亏损,或是以上情况的叠加。

附加信息:

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