这些钻石非常小，有瑕疵，可能来自一颗早已消失的星球

2008 年，一块布满微小钻石的岩石飞速穿越数英里厚的氮气、氧气和二氧化碳，在穿越厚厚的空气时，其外部温度不断升高。望远镜跟踪了它的进程，观察着这颗由小行星变成的流星的爆炸。剧烈的爆炸发生在距地面 23 英里的地方，碎片飞速坠向沉没之地，在苏丹努比亚沙漠的沙地上显得暗淡无光。

这次爆炸和撞击只是亿万年来无数次遭遇的耻辱中最新的一次，从一个充满希望的行星启动时的高压，到灾难性的失败，再到数十亿年来在太阳系中漫无目的地徘徊。

今天， 《自然通讯》杂志发表的一项新研究为这颗陨石提供了一个戏剧性的起源故事。根据陨石内部钻石中的物质，研究人员认为，这可能是一颗早已消失的行星或行星胚胎的残余；当早期太阳系的混乱将它毁灭时，它还处于婴儿期。

钻石是地质学家最好的朋友

在这种情况下，钻石并不是这个故事中最重要的部分。它们只是用来包装更珍贵货物的重型包装。虽然珠宝商可能会认为钻石里面夹着一块岩石是一种瑕疵，但对地质学家来说，它却是珍贵的。由于其坚固的晶体结构，钻石可以保存微小的物质，否则这些物质会在宇宙随着时间的推移而不断变化的情况下消失。

瑞士洛桑联邦理工学院的研究员 Farhang Nabiei 在研究钻石和周围石墨层之间的关系时，开始对其中所含的小物质产生兴趣。

经过仔细检查，他发现钻石内部的物质只能在极高的压力下形成——远高于陨石撞击地球时所承受的压力。这些钻石一定承受了整个世界的重量——确实如此。形成这些物质所需的压力为 20 千兆帕斯卡，很可能发生在行星深处——介于水星和火星之间。

这位访客并非来自水星或火星。这颗陨石被归类为无球陨石，这是一组起源神秘的陨石，是一些行星或小行星的碎片，与人类今天记录的任何岩石体都不完全匹配。研究人员已经知道，无论它是什么，它可能在早期太阳系的碰撞大赛中就已终结，但在描述内含物之前，该物体（或多个物体）的大小仍不得而知。钻石的大小是它们深层起源的另一个线索。

亚利桑那州立大学地质学家托马斯·夏普 (Thomas Sharp) 表示：“100 微米看起来并不是很大——相当于人类头发丝的大小——但这些钻石比在冲击波中石墨转化为钻石时得到的钻石要大得多。”他没有参与这项新研究，但使用类似的电子显微镜工具研究陨石。

“谜题的一个重要部分是钻石很大而且有分区，这有力地支持了它们形成于天体内部深处（而不是撞击）的观点，”哈佛大学行星科学家丽贝卡·菲舍尔（Rebecca Fischer）在一封电子邮件中表示，她没有参与这项研究。菲舍尔指出，钻石内部物质（一种含有镍 (Ni) 和磷 (P) 的铁硫化合物）的整体成分很可能只在高压下形成。“Fe3S 是一种经过深入研究的相，仅在 21 GPa 以上才稳定。添加 Ni 和 P 可以改变其稳定的压力，但作者认为，考虑到他们看到的整体成分，这不会产生重大影响。这可以在未来的实验研究中得到验证。继续观察来自无球粒陨石的钻石，看看它们是否在内含物中捕捉到了任何其他高压相，这也将很有趣，这将为作者的解释提供强有力的支持。”菲舍尔说。

早期行星

这进一步证明，原行星或行星胚胎出现在太阳系形成早期，当时的情况远不如今天稳定。木星和其他气态行星正在快速增长，它们的引力（以及太阳的引力）倾向于将较小的物体抛向周围。那些较小的物体也形成得很快。之前对火星陨石中发现的同位素的研究表明，这颗行星形成得很快，大约在太阳系存在的最初 200 万年左右。“这意味着火星是一个滞留的这种大小的行星胚胎，它诞生得很早，这表明有这种大小的行星体在很早的时候形成并参与了行星的形成过程，”亚利桑那州立大学陨石研究中心主任米纳克什·瓦德瓦 (Meenakshi Wadhwa) 说，他没有参与当前的研究。

“长期以来，动力学模型一直认为，在类地行星开始吸积时，太阳系内部存在许多月球到火星大小的天体，但人们普遍认为，这些天体要么被纳入行星，要么消失——例如被太阳吸积或被太阳系抛射出去，”菲舍尔说。“这确实是一个有趣的证据，表明我们的陨石记录中确实有其中一个天体的样本，即无球粒陨石。”

行星科学家仍然不确定分裂成无球粒陨石的母体究竟在太阳系的何处形成，也不确定它最终是如何被毁灭的，但他们正在分析从世界各地收集的样本，试图更多地了解之前发生的事情。

“有人研究过其他类型的陨石，认为它们可能来自一个较大的母体，但未能量化到这种程度，”瓦德瓦说道。瓦德瓦研究了早期太阳系的年表，测量了行星胚胎上早期外壳的形成时间（太阳系形成后 200 至 400 万年*），其他团队则研究早期行星致密金属核心的形成时间（太阳系形成 100 万年前）。但弄清楚这些天体的年龄是一回事。估计它们当时有多大则完全是另一个挑战。“我想说，这是对这种大小的已不复存在的天体最量化的估计。从这个角度来看，这令人兴奋。”瓦德瓦说道。

对系统的冲击

详细描述太阳系形成的计算机模型预测了太阳系形成过程的快速性。在围绕恒星的气体和尘埃盘中，气态巨行星迅速旋转在一起，随后更多的岩石天体也堆积在一起。虽然今天我们只有四颗岩石行星，以及少量的卫星和小行星，但纳比埃说，当时——在太阳系形成的前 1000 万年——可能有数十个行星胚胎，每个胚胎都积累了尽可能多的物质。

至少可以说，那里很拥挤。就像任何拥挤的环境一样，有时会发生碰撞。有时，这些是创造性的过程，一次碰撞就产生了我们的月球。但在其他情况下，它们是毁灭性的。

沙漠中的陨石碎片也保留了这一破坏过程的证据。这些钻石对于陨石来说相对较大——直径约 10 微米。以前的文献中描述了钻石的大尺寸。但 Nabiei 和同事的新研究表明，除了作为我们 46 亿年前的恒星系统早期的时间胶囊外，这些钻石也是一些粗略的行星间关系的证据。

钻石被石墨层包围，这并不罕见。石墨和钻石只是同一种物质碳的不同形式。但根据钻石的排列，纳比埃认为它们不是由周围的石墨形成的。相反，钻石很可能在一次巨大而令人震惊的事件中部分转化为石墨，很可能是同一次碰撞将其与其母体——命运多舛的行星分离。

更多陨石

还有许多其他的无球粒陨石样本需要检查和测试，看看它们是否符合这项研究为我们描绘的早已消失的行星的图像。

“这引出了一个问题，还有更多这样的陨石吗？”夏普说。“还有其他含有钻石的样本需要进一步鉴定，以确定它们是在大型陨石中形成的，还是在冲击事件中形成的？”

“我们根据一个特定的无球粒陨石样本绘制了一幅图，现在我们正试图观察其他样本并将它们融入到图中，”Nabiei 说。我问他这是否像拼图游戏，他笑着表示同意。“至少现在我们知道这是一个大拼图，”Nabiei 说。

Nabiei 期待展示他的研究成果并与其他研究人员讨论这篇论文。他说他原本计划在去年 12 月的美国地球物理联合会会议上讨论这项研究。

“我非常高兴能与那里的人们和所有科学家讨论这个问题，但这并没有发生，”纳比埃说。他是伊朗人，最近的旅行禁令意味着他被拒发签证。“我打算在巴黎介绍它，但至少现在，美国对我们来说是禁区。”

Nabiei 将在瑞士继续他的研究，利用微小的碎片拼凑太阳系历史上一些最大的空洞。

“我们正在研究几十纳米的内含物，然后我们讨论的是直径数千公里的行星，”Nabiei 说。“这就像是尺寸范围的两个极端。我从未想象过，通过显微镜我可以谈论行星的形成。这就像突破我们所能看到的极限。”

• 更新：本文最初错误地估计了行星胚胎外壳和核心的形成时间。该过程估计发生在太阳系形成后 200 万至 400 万年，而不是 200 万至 400 万年前。我们对这一错误深表遗憾。