[本站讯]近日,空间科学与技术学院付晓辉教授团队在陨石石盐呈色机制研究中取得新进展。研究表明,石盐的蓝色呈色主要与辐照形成的钠胶体等色心有关,相关晶格缺陷及其聚集产物保存了陨石经历空间辐照的记录。相关成果以“Blue Halite records a prolonged space exposure history of the meteorite Sidi El Habib 001”为题,发表于国际期刊 npj Space Exploration。博士研究生潘辰安为论文第一作者,付晓辉教授为通讯作者。中国科学院地质与地球物理研究所高级工程师苏菲等共同参与,山东大学为第一完成单位。
石盐的主要成分为氯化钠,是记录地外水活动的重要矿物。石盐通常无色透明,但晶体内部能够吸收特定波长光的缺陷可使其呈色,这类缺陷称为色心。团队前期开展的系列空间辐射模拟实验揭示,不同类型的辐射所形成的色心类型不同,简单的色心类型还可能进一步迁移和聚集,形成纳米尺度的金属钠聚集体(钠胶体)。
2020年发现的H5型普通球粒陨石Sidi El Habib 001(SEH 001)中存在罕见的蓝色石盐晶体,是继Zag、Monahans (1998)之后第三块含呈色石盐的陨石。本研究以SEH 001中的蓝色石盐为研究对象,系统开展了岩相学、可见-近红外光谱、拉曼光谱、地球化学等分析,识别了其色心类型,并确定该陨石宇宙射线暴露年龄,从而探讨其呈色机制及所记录的空间辐照历史。

图1. SEH 001陨石薄片及其中的蓝色石盐颗粒
SEH 001陨石呈角砾状构造,由浅色岩屑和灰色基质组成。石盐作为少量次生矿物,不均匀分布于基质中,常见于橄榄石、辉石等矿物颗粒之间,局部呈现对邻近硅酸盐和磷酸盐矿物的交代关系。石盐颗粒在反射光下呈明显蓝色,本研究观察到的最大颗粒约为1mm×0.5mm。
可见-近红外光谱分析发现,蓝色石盐的反射光谱以VK相关吸收和钠胶体相关特征为主,另有少量F、M及R型色心特征。拉曼光谱进一步在部分测点检测到约550 cm⁻¹处的宽峰,为钠胶体的存在提供了补充证据。两种光谱结果相互印证,支持钠胶体是石盐呈现蓝色的主要因素。

图2. 石盐颗粒的背散射电子图像(a)与Na、Cl、K元素面扫描图(b—d)
陨石薄片元素面扫描显示,石盐颗粒富集Na和Cl,未见明显K富集。以往研究常将天然蓝色石盐的形成与放射性钾同位素40K的衰变联系起来。但SEH 001石盐中钾含量仅约550—750 ppm,且未发现氯化钾包裹体。因此,不能用内部放射性辐照来解释蓝色石盐的成因。结合光谱特征与宇宙射线暴露年龄,研究团队认为,外源空间辐照是导致SEH 001陨石石盐中形成相关晶格缺陷的重要机制。基于21Ne获得的约430万年宇宙射线暴露年龄,为解释这一辐照记录提供了时间框架。
据此,研究团队提出了陨石中蓝色石盐的三阶段演化模型:在母体小行星上,富氯流体通过热液交代形成石盐;随后,在小行星表面或者行星际空间中,持续的空间辐照产生色心和晶格缺陷;辐照形成的简单缺陷演化促使部分缺陷聚集,形成包括钠胶体在内的产物。研究表明,地外石盐能够保存流体活动与后期辐照改造的记录,为小行星返回样品研究,以及木卫二、谷神星和火星等天体上氯化物光谱的解译提供参考。
本研究得到国家自然科学基金(42273039、42508002)、国家重点研发计划(2024YFF0807703)及山东省自然科学基金(ZR2025QA34)资助,山东大学(威海)理化分析测试中心提供分析测试支持。