長期以來，科學家們一直對富含碳元素的隕石感到困惑，因為它們幾乎沒有劇烈太空碰撞的證據。但新的實驗揭示了真相：這些隕石受到撞擊會引發爆炸性化學反應，產生強烈的氣體，將碰撞留下的痕跡徹底摧毀。

并非這些太空巖石沒有受到重擊，而是證據沒有留存下來。這一突破不僅解開了30年來的一個謎團，還能指導未來前往谷神星等地的探測任務，因為在那里或許還能找到一些被噴出的物質。

了解隕石碰撞時發生的情況對于拼湊太陽系的歷史至關重要。這些碰撞為塑造行星和其他天體的劇烈事件提供了寶貴的線索。然而，科學家們長期以來一直對一個奇怪的觀察結果感到困惑：含碳隕石的高速撞擊證據遠少于不含碳的隕石。這似乎表明富含碳的隕石經歷了更溫和的碰撞，但其原因尚不清楚。

神戶大學天體物理學家黑澤耕介表示：“我的專業是撞擊物理學，對隕石物質在撞擊后如何變化很感興趣，也就是所謂的‘沖擊變質’。所以我對這個問題非常感興趣。”

在含碳隕石中，撞擊會產生極熱的一氧化碳和二氧化碳氣體（黃色）。黑澤耕介表示：“我們發現，隨后爆炸的動量足以將受到強烈沖擊的巖石物質（紅色）拋射到太空。這種爆炸發生在富碳隕石上（左圖），但不發生在貧碳隕石上（右圖）。”因此，該團隊得出結論，含碳隕石受到的沖擊力并不小，但事實上，證據只是被消除了。

黑澤耕介重新審視了神戶大學另一位研究人員二十年前提出的一個舊理論。該理論認為，在撞擊過程中，隕石內部含水礦物會釋放出蒸汽，將撞擊痕跡吹向太空。

“我覺得這個想法很棒，但它存在一些問題。首先，他們沒有計算這個過程是否會產生足夠的水蒸氣。此外，有些含碳隕石不含這種含水礦物，它們受到的沖擊似乎也較小。”這位天體物理學家解釋道。

黑澤耕介假設碳本身可能是造成這種現象的原因。為了驗證這一點，他使用了自己研發的一種專用儀器：一個連接到密封樣品室的兩級輕氣槍。這套裝置允許他和他的團隊將高速彈丸射入類似隕石的樣品中——有些樣品含碳，有些不含——并分析產生的氣體。至關重要的是，該系統能夠防止氣槍自身產生的氣體污染，從而能夠清晰地測量撞擊產生的氣體。

神戶大學團隊今天（4月24日）在《自然通訊》雜志上發表了他們的研究成果。他們的實驗表明，含碳隕石受到撞擊會引起化學反應，產生極熱的一氧化碳和二氧化碳氣體。

黑澤耕介說道：“我們發現，隨后爆炸的動量足以將周圍受到強烈沖擊的巖石物質拋射到太空中。這種爆炸發生在富碳隕石上，但不會發生在貧碳隕石上。” 因此，該團隊得出結論，含碳隕石受到的沖擊力并不小，但事實上，證據確實被吹散了。

黑澤耕介發明了一種兩級輕氣槍，它連接到一個腔室，使研究人員能夠分析撞擊產生的氣體，并將其放入樣本中，而不會受到槍擊本身產生的氣體的污染。他和他的團隊利用這套裝置，測量了模擬隕石撞擊產生的氣體，這些樣本分別含有和不含碳。圖片來源：千葉工業大學行星探索研究中心

然而，一切或許都不會失去。對于像矮行星谷神星這樣較大的太空巖石，研究團隊計算得出，其引力可能足夠強大，能夠將噴出的物質拉回其表面。“我們的結果預測，谷神星應該積累了這些撞擊產生的高沖擊波物質，因此我們相信，這為規劃下一代行星探索任務提供了指導，”黑澤耕介解釋道。

編譯自/scitechdaily