Os meteoritos de ferro do sistema solar são compostos de núcleos parentais pertencentes aos primeiros corpos creditados do ambiente. Os núcleos são formados em dois reservatórios isotopicamente distintos, incluindo tipos não carbonáceos e carbonáceos no sistema solar interno e externo. Em um novo relatório agora publicado em Science Advances , Bidong Zhang e uma equipe de cientistas em Ciências da Terra, Planetárias e Espaciais, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, e do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, mediram a composição elementar de grupos de ferro-carbono usando modelagem de cristalização fracionada para reconstruir a massa composições e processos de cristalização de núcleos de asteróides anteriores.
Os resultados mostraram menor teor de enxofre e maior teor de fósforo em núcleos de ferro carbonáceo em comparação com núcleos não carbonáceos. A equipe vinculou a diversa abundância elementar entre os núcleos carbonáceos à distribuição de inclusões ricas em cálcio e alumínio no disco protoplanetário, que podem ter sido transportadas para o sistema solar externo e distribuídas de forma heterogênea nos primeiros milhões de anos da história do sistema solar.

Compreendendo a composição asteroidal do sistema solar primitivo

Os astrofísicos classificam a maioria dos meteoritos em duas categorias; os tipos carbonáceos (abreviado CC) e não carbonáceos (abreviados NC) que dependem de composições de nitrogênio, oxigênio, titânio, níquel, tungstênio, molibdênio e rutênio. A dicotomia isotópica é revelada através de anomalias nucleossintéticas que mostram como os meteoritos carbonáceos são enriquecidos em nuclídeos do processo de captura rápida de nêutrons, em comparação com meteoritos não carbonáceos. A maioria dos meteoritos parece se originar do sistema solar interno (não carbonáceo) ou do sistema solar externo (carbonáceo). Os pesquisadores assumem que os dois reservatórios provavelmente foram separados pela formação de Júpiter há mais de 1 milhão de anos, após a formação de inclusões ricas em cálcio e alumínio (CAIs).

Os meteoritos de ferro podem ainda ser categorizados em feições magmáticas e não magmáticas, onde a primeira foi formada por cristalização fracionada em núcleos metálicos fundidos bem misturados dentro de asteroides diferenciados. As assinaturas químicas e as histórias evolutivas planetárias de núcleos de asteroides podem ser reconstruídas por modelagem de cristalização fracionada. Os modelos existentes de cristalização para grupos de ferro CC e NC foram baseados principalmente em elementos de rutênio, germânio, paládio, irídio, ósmio ou ouro.

Neste trabalho, Zhang e colegas usaram novos dados de análise de ativação de nêutrons de alta precisão complementados com dados de espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplados. Eles apresentaram os resultados para 19 elementos e estimaram a composição dos núcleos de ferro-carbono e não-carbonáceos, para entender os processos responsáveis ​​por fracionar os elementos siderófilos entre os núcleos e reconstruir os processos de cristalização dos núcleos de ferro-CC.

Abordagem de cristalização fracionada

Os pesquisadores normalmente podem modelar variações nas concentrações de elementos siderófilos de um grupo de meteoritos de ferro magmático por meio de cristalização fracionada. Por exemplo, o aumento das concentrações de enxofre e fósforo em fundidos metálicos pode afetar o comportamento dos siderófilos. Além disso, embora as concentrações de fósforo tenham sido medidas com precisão na maioria dos meteoritos de ferro, a presença de enxofre não pode ser determinada diretamente. Zhang e a equipe geraram um novo modelo para determinar uma composição inicial com enxofre e fósforo para atender à maioria das 18 tendências de interesse dos interelementos. A estratégia funcionou bem para uma série de elementos e levou ao desenvolvimento de várias classificações elementares no trabalho.

Elementos altamente siderófilos (HSE) e pepitas de metal refratário (RME)

Os pesquisadores mostraram como as concentrações elevadas de elementos altamente siderófilos (HSE) em um núcleo eram devido ao estado redox do corpo parental ou a uma mistura de diferentes abundâncias de metais refratários de alta temperatura da nebulosa solar. Com condritos carbonáceos, os pesquisadores observaram que os elementos altamente siderófilos são enriquecidos em inclusões ricas em cálcio-alumínio, em comparação com outros componentes ricos em silicato e pepitas de metal refratário, que contribuíram para formar os hospedeiros primários dos elementos altamente siderófilos.

O trabalho explorou ainda mais os elementos siderófilos e a abundância de enxofre/fósforo para apoiar a ideia de que os teores de enxofre podem ter uma influência significativa na temperatura de diferenciação dos corpos-mãe do meteorito de ferro. Eles examinaram o fracionamento de siderófilos voláteis e moderadamente voláteis, bem como os processos de cristalização para entender a origem dos núcleos de ferro CC e NCC. A equipe estimou o modelo de evolução do disco protoplanetário solar e as abundâncias HSE dos núcleos de ferro carbonáceo usando modelos de cristalização fracionada para sugerir a formação de asteroides enriquecidos com HSE mais próximos de Júpiter no aumento de pressão, enquanto os asteroides condríticos HSE se formaram mais longe de Júpiter.

Outlook:composição de asteroides dos primeiros milhões de anos do sistema solar

Dessa forma, Bidong Zhang e colegas descreveram as composições em massa e os processos de cristalização que ocorreram nos primeiros milhões de anos da história do sistema solar para criar núcleos de meteoritos de ferro do tipo carbonáceo, que levaram à evolução de derretimentos metálicos e núcleos de asteroides. Eles conduziram modelagem de cristalização fracionada para reconstruir a composição em massa e os processos de cristalização de tendências de interelementos em grupos de meteoritos de ferro do tipo carbonáceo.

Os resultados mostraram a composição do grupo ferro carbonáceo (CC) e dos grupos ferro não carbonáceo (NC) para demonstrar sua contribuição para a cristalização e evolução composicional. Enquanto os núcleos de ferro CC cristalizaram em ambientes oxidados quando comparados aos núcleos NC, eles apresentaram menores teores de enxofre, mais fósforo, níquel e aumento de elementos altamente siderófilos em seus fundidos de origem, quando comparados aos núcleos de ferro NC. + Explorar mais

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