摘要
确定碳、氮和水何时以及从哪里被运送到地球，是了解地球等宜居行星起源的一个基本目标。然而，向地球运送不稳定物质仍然存在争议1，2，3.，4，5．由于氪同位素在不同来源间的同位素变化很大，因此可以对挥发性物质的传递提供见解6，7，8，9，10尽管普遍存在的大气污染阻碍了分析工作。在这里，我们展示了来自Galápagos和冰岛羽流深部地幔的一整套氪同位素，它们具有最原始的氦、氖和钨同位素组成11，12，13，14，15，16．除了86氪的同位素组成类似于球质氪和大气氪的混合物。这些结果表明，原始地球对碳质物质的早期吸积，排除了流体动力损失与深、浅地幔排气的结合来解释大气惰性气体。令人意想不到的是，深地幔源在富中子方面存在缺陷86Kr相对于碳质陨石的平均组成，这表明核合成异常。尽管与碳质陨石相比，地球上富含中子的同位素的相对耗竭已经记录了一系列难熔元素1，17，18，我们的观测结果表明这种挥发性元素的消耗。这一发现表明挥发性元素和耐火元素的吸积同时发生，氪记录了来自多种类型物质的非太阳挥发性元素的吸积，可能包括太阳系外的星子。
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稀有气体和稳定同位素追踪金星大气的起源和早期演化
空间科学评论开放获取2022年10月26日
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确认
我们感谢M. Huh在实验室的帮助;和M. Huyskens, S. Stewart和S. J. Lock对手稿进行有益的讨论和评论。俄勒冈州立大学稀有气体实验室的氦同位素分析由NSF 1763255支持。费尔南迪纳样本的收集和WHOI的参与得到了美国国家科学基金会海洋科学的支持。
作者信息
作者和联系
贡献
S.P.和S.M.设计了这项研究。S.P.进行稀有气体(Ne, Ar, Kr和Xe)分析，解释数据并在s.m.m.d.k.的反馈下撰写手稿，D.W.G.提供样本，讨论结果，为最终的手稿准备做出贡献。D.W.G.执行了He和CO的任务2样品DG2017的分析。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有竞争利益。
额外的信息
同行审查的信息自然感谢Hirochika Sumino和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。
扩展的数据图和表
图2氪-氖同位素图。
Galápagos地幔源和冰岛地幔源的氪同位素组成尚不确切;我们的数据代表了方法中解释的一个下限。因此，指出了深地幔Q期和AVCC期Kr同位素组成的范围。混合双曲线显示的是累积破碎的步骤20.不/22Ne比值>11.75使Kr同位素比值接近于幔源比值。
图3 .观测到的缺陷的概率估计86Kr为D22 (Galápagos)和DG2017(冰岛)样品。
黑色矩形表示两次测量的概率(0.01%)86基米-雷克南/84Galápagos和冰岛羽流源的氪比高于预测值(图1)。5)．白色矩形表示两个测量值都低于预测值的概率，蓝色矩形表示Galápagos源的测量值比预测值低，冰岛源的测量值比预测值高，绿色矩形表示冰岛源的测量值比预测值低，Galápagos源的测量值比预测值高。地球深层地幔有99.9%的可能性在86Kr相对于AVCC。
图4氪同位素比空气标准的可重复性。
一个，78基米-雷克南/84Kr。b，80基米-雷克南/84Kr。c，82基米-雷克南/84Kr。d，83基米-雷克南/84Kr。e，86基米-雷克南/84这套标准是在13天内测量的，包括三种尺寸的空气标准，从7.52 × 10不等−12Cc到2.37 × 10−11cc的84对于样品，只使用一种规格的空气标准(84Kr为2.37 × 10−11Cc)，这种空气标准尺寸的测量显示更好的再现性(通常为2‰78基米-雷克南/84氪，为2.5‰80基米-雷克南/84氪，为1‰82基米-雷克南/84氪，为1.5‰83基米-雷克南/84的1‰86基米-雷克南/84Kr)。
图5阶梯破碎分析的三氖同位素图和积累气的氩氖同位素图。
一个， D22B-1、D22B-2、D22B-3和D22A样品的氖同位素比值(Galápagos)11．b， DG2017-1和DG2017-2样品(冰岛)的氖同位素比值，与文献数据进行比较14，15，54．补充表2指示为哪个步骤积累的重惰性气体。Neon-B4、太阳83、太阳能风能84．c，40基于“增大化现实”技术/36基于“增大化现实”技术的对比20.不/22样本D22B-1、D22B-2、D22B-3和D22A (Galápagos)为Ne，与文献数据进行比较11．d，40基于“增大化现实”技术/36基于“增大化现实”技术的对比20.不/22样本DG2017-1和DG2017-2(冰岛)的Ne与文献数据比较14，15，54．的20.不/22样品D22B-1、D22B-2、D22B-3、D22A、DG2017-1、DG2017-2的Ne比值为累计步长平均比值，见补充表2．测量40基于“增大化现实”技术/36Ar比率和平均值20.不/22Ne比值与之前对这些相同样品的测量结果一致。
补充信息
补充表
此文件包含补充表1和2。
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Péron, S.， Mukhopadhyay, S.， Kurz, M.D.et al。地幔深处的氪元素揭示了地球早期碳质物质的积累。自然600, 462 - 467(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-04092-z
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空间科学评论(2022)
