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原始太阳系的物质和地球有一个共同的开头142Nd丰富

自然体积537，页面399 - 402 (2016）引用本文

主题

摘要

星子和行星的早期演化可以用钕-142丰度的变化来约束(142Nd)，由的初始分布产生142原行星盘内的Nd和短命同位素钐-146的放射性衰变(146Sm)1，2．的表观偏移量142以前在球粒陨石和地球之间发现了大量的Nd1，2是否被解释为原行星盘内核合成变化的可能结果2，3.，4或者是地球历史早期的分化函数5．本文报道了来自3个cv型碳质球粒陨石的4个富钙铝难熔包裹体(CAIs)和3个非平衡顽火辉石球粒陨石全岩样品的高精度Sm和Nd稳定同位素组成和放射性成因同位素组成。cai是星云气体凝结形成的第一批固体，为早期太阳系的同位素演化提供了最佳约束条件。利用矿物等时线方法，我们发现，与地面成分相比，Nd中没有同位素异常的CAIs具有共同的a146Sm /144Sm -142Nd /144Nd同位素与地球的演化。平均142Nd /144我们计算的原始顽火辉石球粒陨石的Nd组成与地球上可接近的硅酸盐层的Nd组成一致。cai、顽火辉石球粒陨石和地球之间的这种关系只能是地球继承了相同的初始丰度的结果142Sm和Nd的Nd和软骨比例。因此,142在其他cai和球粒陨石群中发现的Nd同位素异质性可能来自于盘中存在的太阳系外颗粒，并以不同的比例掺入到这些行星天体中。我们的发现支持了块状硅酸盐地球的球粒质Sm/Nd比，因此，其他耐火元素的球粒质丰度。它还消除了对隐藏水库或碰撞侵蚀场景的需要5，6为了解释142Nd /144Nd地球的组成。

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图1:146Sm -142Allende、NWA 2364和NWA 6991型CAI与Allende Al3S4型CAI的Nd矿物和体积等时线，以及火辉石、普通和碳质球粒陨石的现代陆地成分和体积-岩石平均值。
图2:大块CAIs(浸出和未浸出)和CV3整块岩石的Sm和Nd同位素组成。
图3:150Nd /144Nd和148Nd /144Nd在CAIs和碳质球粒陨石中测定。

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下载参考

确认

陨石样本由L. Garvie(亚利桑那州立大学)，D. Ebel(美国自然历史博物馆)和美国南极陨石搜索(ANSMET)计划提供，该计划由NSF和NASA资助，并由史密森学会矿物科学部和NASA约翰逊空间中心的天体材料策展办公室进行了描述和策划。我们感谢P. J. Patchett在本研究中使用Sm-Nd校准的富集尖刺，感谢D. Auclair和A. Gannoun对质谱仪的支持，感谢T. Withers对这封信的评论。这项研究得到了国家科学基金会NSF/EAR 1119135、法国-加拿大研究基金、NSERC加拿大研究主席和A.B.和法国政府ANR-10-LABX-0006、Région奥弗涅、欧洲区域发展基金和INSU国家计划Planétologie M.B.的支持。我们感谢卓越实验室ClerVolc。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 西安大略大学地球科学系，行星科学与探索中心，伦敦，加拿大安大略省N6A 3K7

    答:布维耶

  2. 克莱蒙特Université， Université Blaise Pascal，岩浆和火山实验室，UMR CNRS 6524, Campus Universitaire des Cézeaux, 6 avenue Blaise Pascal, Aubière, 63178, Cedex，法国

    m . Boyet

作者
  1. 答:布维耶
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  2. m . Boyet
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贡献

A.B.和M.B.为项目进行了计划和分析，并撰写了手稿。

相应的作者

对应到答:布维耶．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 4个独立cai中ci归一化的REE丰度

CI平均组成来自ref。44．看到扩展数据表1元素浓度。

扩展数据图2146Nd /147Sm与μ144Sm来自阿连德322和323,NWA 2364和NWA 6991散装cai。

偏差以百万分之一的单位给出144Sm /152样品中测量的钐含量与测量的钐同位素标准平均值的比值。误差条表示单个测量的内部误差(2 s.e.)。钐切分中Nd的丰度与钐切分中Nd的丰度无相关性μ144单个cai中的Sm组成。看到补充表1-3同位素数据。

图3 CAIs和CV3球粒陨石的Sm同位素比值。

CV3球粒陨石的数据来自文献。3.．WR，整个岩石。误差条表示单个测量的内部误差(2 s.e.)，黑线为最佳拟合线。

扩展数据图4142Nd /144Nd比相对于JNdi-1标准测量在动态和静态模式。

偏差以百万分之一给出。对于静态模式，1号线的法拉第杯的中心原子质量为145。误差条表示单个测量的内部误差(2 s.e.)，黑线表示斜率为1。

扩展数据图5144Sm /152Sm与142Nd /144Nd表示为μ符号。

球粒陨石资料(黑圈，碳质球粒陨石;紫色圆圈，普通球粒陨石;绿色圆圈，顽火辉石球粒陨石)来自本研究和参考文献3.而且4．CAIs, FUN内含物(EK1-4-1和C1;参考文献41，42)和球粒陨石142Nd /144钕比校正的放射性成因衰变142在太阳系的历史中。灰色方框显示2σ在标准上获得的外部重现性。实线和虚线对应p过程的贡献142Nd分别为4%和1%互补部分由s过程形成。我们的数据显示两者之间没有相关性μ144Sm和μ142Nd，与之前的建议相反4.误差条表示单个测量的内部误差(2 s.e.)，当误差大于符号且可用时。

图6 p过程核素丰度与质量的关系。

黑点表示仅由p过程形成的同位素;彩色点表示部分由p过程和部分由s过程形成的同位素(橙色，76Se;紫色,80基米-雷克南;绿色,152Gd;蓝色,164Er)。模拟丰度142Nd由深灰色的正方形表示，表示p过程贡献20%，浅灰色表示4%，白色表示1%。黑线是最佳拟合线。

图7来自Allende、NWA 2364和NWA 6991的CAIs的Sm-Nd内部等时线

一个，147Sm -143Nd内等时线。通过将所有CAI分数组合在一起并将数据拟合到一条直线上，我们确定了147Sm -143Nd年龄为4,526±150 Myr (MSWD = 1.2，初始值)143Nd /144Nd = 0.50673±0.00021)。R，浸出后的残渣;fas fassaite;梅尔,黄长石。b，黑线代表146Sm -142来自Allende 322和323,NWA 2364和NWA 6991的cai的Nd内部等时线;红线表示95%置信区间。146Sm -142alende体和矿物分离物的Nd分类学(Al3S4)18和阿连德散装cai25是为了比较(误差条没有显示，因为没有提供个别的分析误差)。蓝色矩形代表现代地球地幔的组成，由我们对JNdi-1标准的长期测量(142Nd /144Nd = 1.141838±0.000006;根据定义,μ142Nd = 0)与147Sm /144Nd = 0.1960，在本研究对cai回归的误差范围内。其他矩形表示的平均值μ142Nd和2 s.d。对顽火辉石球粒陨石的数值为- 7±6p.m (EC;Black，这个研究的价值，n= 3)，−6±18 P.P.M.为顽辉石球粒陨石(绿色，n= 14)，−18±6p.p.m.为普通球粒陨石(OC;紫色,n= 5)，碳质球粒陨石(CC;红色,n= 8)，均归一化于147Sm /144Nd = 0.1960(矩形的宽度147Sm /144为了清楚起见，Nd被夸大了)。

扩展数据图8146Sm /144Sm比率。

离开了,146Sm /144Sm比率作为年龄的函数使用两个提出的衰变常数为短期146Sm放射性核素。这两条曲线相交于146Sm /144Sm = 0.0073, ma = 4,546。8．对于在4546 Ma之前形成的物体，使用103 Ma的半衰期值来计算年龄更小。对，时差ΔT用提出的两个衰减常数得到146Sm。妈，几百万年了。

扩展数据图9 CV3 cai之间的混合模型(黑线)(144本研究测得Sm丰度)和基质(顽火辉石球粒陨石(EC)和普通球粒陨石(OC)全岩陨石中不含a144Sm异常)(开方格)。

144在CV3球粒陨石中测量到的Sm异常(蓝色符号)对应于混合模型中1%-3%的CAI体积丰度3.，20.．直线上的数字表示矩阵分量端件相对CAI端件的比例。误差条(2 s.e.)是用于整个岩石CV3球粒陨石的单独测量。

扩展数据表1单个散装和非散装cai中稀土元素的浓度
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布维耶，A.， Boyet, M.原始太阳系的物质和地球有一个共同的首字母142丰度。自然537， 399-402(2016)。https://doi.org/10.1038/nature19351

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