火星和木星之間的小行星帶保存了行星形成的過程，時間凍結。灶神星是這條帶中第二大小行星，它為科學家們研究行星的起源和形成提供了一個絕佳機會。特別是灶神星保留了它的地殼、地幔和金屬內核，就像地球一樣。美國國家航空航天局黎明號任務對灶神星的仔細測繪顯示，灶神星南極地殼異常厚。麥考瑞大學行星研究中心的賴益仁博士和麥考瑞地球分析中心的同事們在《自然地球科學》上發表了相關研究。
提出了灶神星的新進化史，涉及一個巨大的撞擊，這是基於對神秘的維斯塔隕石中輝石鋯石晶體的精確年齡測定，並解決了過去關於灶神星演化的不確定性。中胚層隕石是一種由小行星外殼和熔融核心物質組成的鐵質隕石。這些神秘而稀有的隕石為我們提供了獨特視角，讓我們瞭解到分化(層狀)小行星(最有可能是灶神星)災難性的解體過程。
東京理工大學的Makiko Haba博士是這項研究的第一作者說：主要的挑戰是，幾十年來，只有不到10顆有利於年齡測定的鋯石顆粒被報道出來，開發了一種新的方法來在中輝石中發現鋯石，並最終為這項研究準備了足夠的顆粒。該團隊在世界領先的地球科學研究大學，瑞士蘇黎世聯邦理工學院進行了高精度的年代測定。麥格理大學的賴益仁博士說：
我們發現了兩個重要的日期：45558.5萬年前和452539萬年前，它們與最初的地殼形成和由宇宙撞擊逃逸引起的金屬硅酸鹽混合有關。研究人員對這兩個重要的新時間點，提出了新的肇事逃逸解釋。在新模型中，灶神星已經分化成不同地殼、地幔和核心層之後，另一顆大小約為灶神星十分之一的小行星撞上了灶神星，造成了北半球的大規模破壞。
這次撞擊的碎片，由灶神星的全部三層組成，被粘在灶神星的南半球，這就解釋了為什麼NASA的黎明號宇宙飛船在灶神星南極探測到異常厚的外殼。新模型還成功地解釋了灶神星獨特的形狀和灶神星隕石中缺乏地幔礦物橄欖石，這一概念可以應用於其他行星，以重建它們的歷史。
太陽系早期原行星體的碰撞和破壞過程是理解不同類型主帶小行星成因的關鍵。中菱鐵礦是由豪阿迪特-歐幾里德-狄奧根特類地殼和熔融核材料混合而成的鐵質隕石，它為了解分化小行星的災難性解體提供了獨特見解。然而，神秘的形成過程和金屬-硅酸鹽混合的時間限制較差，使賦與潛在母體的任務複雜化。研究用同位素稀釋熱電離質譜法對中菱鐵礦鋯石進行高精度鈾鉛測年，初步揭示了4558.5±210萬年前的地殼形成和4525.39±0.85萬年前的金屬-硅酸鹽混合。
這兩個不同年齡與地殼形成的時間相吻合，也與eucrite母體(可能是小行星灶神星)發生的大規模再加熱事件相吻合。這種時間上的巧合證實了灶神星是中菱鐵礦硅酸鹽的母體。灶神星上的中橄欖岩形成可以用452540萬年前的一次撞後逃逸碰撞來解釋，那次撞擊導致了美國宇航局黎明號任務所觀測到的厚地殼，並解釋了中橄欖岩、豪阿迪特-歐幾里德-狄奧根特隕石和維斯塔體中橄欖石的缺失。
博科園｜研究/來自：麥考瑞大學
參考期刊《自然地球科學》
DOI: 10.1038/s41561-019-0377-8
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