2008 年，一块带有微小钻石的岩石穿过浓密的氮气、氧气和二氧化碳层，其外层随着它在厚重空气中高速飞行而升温。望远镜追踪了它的行进轨迹，目睹了这颗变成流星的陨石 爆炸。这起发生在地面 23 英里上空的猛烈爆炸将碎片以极快的速度送往它们的安息之地，在苏丹努比亚沙漠的沙地上显得格外漆黑。
这次爆炸和坠落只是亿万年来无数磨难的最新事件，从一个充满希望的行星初期的高压环境，到一个灾难性的失败，再到数十亿年的漫无目的的太阳系流浪。
一项今天发表在《自然·通讯》上的 新研究 揭示了这颗陨石戏剧性的起源故事。基于其中嵌入的钻石内部发现的物质，研究人员认为这可能是早已失落的行星或行星胚胎的残骸；一个在早期太阳系混乱时期将其毁灭时仍处于初生阶段的行星。
钻石是地质学家的好朋友
在这个故事中，钻石并不是最重要的部分。它们只是承载内部更珍贵物质的坚固包装。珠宝商可能会将钻石中困住的一点岩石视为瑕疵，但对地质学家来说，这却是珍贵的。由于钻石强大的晶体结构，钻石可以保存 那些在宇宙无情变化下会消失的微小物质。
瑞士洛桑联邦理工学院的研究员 Farhang Nabiei 在研究钻石与其周围石墨层之间的关系时，开始对其中困住的微小物质团块产生了疑问。
经过仔细检查，他发现钻石内的物质只能在极高的压力下形成——远高于这颗陨石在坠向地球过程中所承受的任何压力。这些钻石必然承受了整个世界的重量——字面意义上的。在 20 吉帕斯卡（GPa）的压力下，形成这些物质的压力很可能发生在行星深处——一颗介于水星和火星之间大小的行星。
这名访客并非来自水星或火星。这颗陨石被归类为顽火辉石陨石，这是一类来源神秘的陨石，是某个行星体或小行星的碎片，但与人类今天记录的任何岩石体都不完全匹配。研究人员早已知道，无论它是什么，它很可能在早期太阳系的“拆解竞速”中结束了生命，但其（或其碎片）的规模在这些内含物被描述出来之前仍然未知。钻石的大小是它们深层起源的又一个线索。
“100 微米似乎不大——它只相当于一根头发的粗细——但这些钻石比石墨转化为钻石过程中产生的要大得多，”亚利桑那州立大学地质学家 Thomas Sharp 表示，他并未参与这项新研究，但使用类似的电子显微镜工具研究陨石。“
“一个重要的线索是，钻石很大且分带，这有力地支持了它们形成于行星体内部深处的想法（而不是例如在撞击中形成的），”哈佛大学行星科学家 Rebecca Fischer 在一封电子邮件中说。Fischer 指出，钻石内部物质的整体成分（一种含有镍（Ni）和磷（P）的铁硫化合物）很可能只在高压下形成。“Fe3S 是一种研究得很透彻的相，仅在 21 GPa 以上稳定。添加 Ni 和 P 可以改变其稳定的压力，但作者认为鉴于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。向前看，研究顽火辉石陨石中的其他钻石，看看它们是否捕获了其他高压相内含物，这将有力支持作者的解释，也将会很有趣。”Fischer 说。
早期行星
这为早期太阳系形成时就存在原行星或行星胚胎的证据增添了更多证据，当时的情况远不如现在稳定。木星 和其他气态巨行星迅速增长，它们的引力（以及太阳的引力）倾向于将较小的天体抛开。那些较小的天体也在快速形成。此前对火星陨石中同位素的研究表明，这颗行星在太阳系存在的最初约 200 万年内就迅速形成了。“这意味着火星是一个很早形成的、具有该尺寸的行星胚胎，这表明当时存在这个尺寸的行星体，并参与了行星形成的场景，”亚利桑那州立大学陨石研究中心主任 Meenakshi Wadhwa 表示，他并未参与当前的研究。
“动力学模型长期以来一直提出，在陆地行星形成初期，内太阳系存在许多月球到火星大小的天体，但它们通常被认为要么被吸收到行星中，要么丢失了——例如被太阳吸积或被逐出太阳系，”Fischer 说。“这是一个非常有趣的证据，表明我们在陨石记录中实际上拥有这些天体之一的样本，即顽火辉石陨石。”
行星科学家们仍然不确定导致顽火辉石陨石分裂的母体具体在太阳系的哪个地方形成的，或者它最终是如何被摧毁的，但他们正在分析从世界各地收集的样本，试图了解更多关于“之前”的情况。
“过去也研究过其他类别的陨石，有人曾提出它们可能来自一个较大的母体，但没有达到这个程度的量化，”Wadhwa 说。Wadhwa 研究早期太阳系的年代学，测量行星胚胎上地壳形成的早晚（太阳系形成后 2-4 百万年*），而其他小组研究早期行星致密金属核的形成早晚（在太阳系形成不到 1 百万年前）。但要弄清楚这些天体的年龄是一回事。估算它们的大小则是另一项完全不同的挑战。“我想说，这是对一个已不复存在的、具有该尺寸天体的最量化的估计。从这个角度来看，这是令人兴奋的，”Wadhwa 说。
系统震荡
详细描述太阳系形成的计算机模型预测了快速的形成过程。在我们恒星周围的 气体和尘埃盘 中，气态巨行星迅速聚集在一起，随后岩石天体也迅速聚集。虽然今天我们只有四颗岩石行星，以及一些月球和小行星，但在那个时期——太阳系形成的最初 1000 万年——Nabiei 说，可能曾有数十个行星胚胎，每一个都在尽可能多地积累物质。
至少可以说，那是一个拥挤的环境。在任何拥挤的环境中，都会发生碰撞。有时这些是创造性的过程，一次 碰撞造就了我们的月球。但在其他情况下，它们是毁灭性的。
来自沙漠的陨石碎片也保留了这种破坏过程的证据。对于陨石来说，这些钻石相对较大——直径约 10 微米。在之前的文献中已经描述了 钻石的大尺寸。但 Nabiei 及其同事的新研究表明，除了作为我们 46 亿年历史早期的时间胶囊外，这些钻石也证明了早期存在过激烈的星际关系。
钻石被石墨层包围，这并不罕见。石墨和钻石都是碳的两种不同形态。但根据钻石的排列，Nabiei 不认为它们是由周围的石墨形成的。相反，钻石很可能在一次巨大的、冲击性的事件中部分转变成了石墨，这很可能是将它与母体——那个不幸的星子——分离的同一场碰撞。
更多陨石
还有许多其他的顽火辉石陨石样本有待检查和测试，以确定它们是否符合这项研究描绘的那个早已失落的行星的形象。
“这引出了一个问题：还有更多这样的东西吗？”Sharp 说。“还有其他含有钻石的样本需要进一步鉴定，以确定它们是形成于大天体中，还是在冲击事件中形成的？”
“我们基于一个特定的顽火辉石陨石样本构建了一个图景，现在我们正在尝试查看其他样本，并将它们融入这个图景中，”Nabiei 说。我问他这是否像拼图，他笑了笑并表示同意。“至少现在我们知道，这是一块很大的拼图，”Nabiei 说。
Nabiei 期待着展示他的研究成果并与其他研究人员讨论这篇论文。他说他最初计划去年 12 月在美国地球物理联盟的一次会议上介绍这项研究。
“我非常期待与人们以及那里的所有科学家们交流，但却没有实现，”Nabiei 说。他是伊朗人，最近的旅行禁令 导致他被拒绝发放签证。“我将在巴黎展示，但至少目前，美国对我们来说是禁区。”
Nabiei 将继续他在瑞士的研究，利用微小的碎片来拼凑我们太阳系历史中最显著的空白。
“我们正在观察十几个纳米大小的内含物，然后我们谈论的是直径数千公里的行星，”Nabiei 说。“这就像尺寸范围的两个极端。我从未想过通过显微镜我竟然可以谈论行星的形成。这就像在挑战我们所能看到事物的极限。”
- 更新：本文最初错误地陈述了行星胚胎地壳和核心形成时间的估计。该过程估计发生在太阳系形成后 2-4 百万年，而不是 2-4 百万年前。我们对此错误表示歉意。
