CV3球粒陨石中富钙铝包体的初始244Pu/238U比值研究及前太阳系SiC颗粒的探寻：稀有气体与微量元素分析揭示早期太阳系均一性

本研究通过分析CV3球粒陨石中五个富钙铝包体(CAIs)的稀有气体同位素和微量元素组成，揭示了244Pu/238U初始比值与(Pr/238U)0的相关性，证实早期太阳系内部存在化学均一性。同时通过Xe同位素分析探寻前太阳系SiC颗粒特征组分Xe-G，发现除特殊样本Curious Marie外，CAIs中普遍缺乏该组分，为理解太阳系早期物质演化提供了新证据。

　　

在浩瀚宇宙中，太阳系的形成过程一直是科学家们探索的焦点。作为太阳系最古老的固体物质，富钙铝包体(CAIs)保存了太阳星云最早期的重要信息。这些毫米级的矿物集合体形成于约45.67亿年前的高温环境，记录了包括短寿命放射性核素在内的关键宇宙化学过程。然而长期以来，关于CAIs形成区域的²⁴⁴Pu/²³⁸U初始比值是否与太阳系其他区域一致存在争议，同时高温形成的CAIs中是否可能保存前太阳系颗粒（如SiC）也是未解之谜。

针对这些问题，研究人员对来自Allende和Axtell两个CV3球粒陨石的五颗CAIs展开了系统研究。通过微波消解结合MC-ICP-MS技术精确测定了稀土元素(REEs)、Th和U的含量，采用阶梯加热提取配合MAP216质谱仪分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe等同位素组成。样品制备过程中特别注意去除附着基质的干扰，并通过空白校正确保数据可靠性。

研究结果部分，"REE、Th和U含量"显示五颗CAIs可分为两组：三颗具有平坦REE模式的V型CAIs和两颗呈现Eu、Yb亏损的III型CAIs，反映不同形成温度条件。"稀有气体分析"表明样品主要包含宇宙成因、裂变成因和放射性成因组分，其中⁴He/³He比值证实了U/Th-⁴He年龄达4.0-5.4 Ga，说明未发生显著气体丢失。

"初始²⁴⁴Pu/²³⁸U比值"部分揭示关键发现：五颗CAIs的(²⁴⁴Pu/²³⁸U)₀比值在0.0103±0.0010至0.0419±0.0031范围内变化，与(Pr/²³⁸U)₀比值呈正相关。通过外推至早期太阳系(Pr/²³⁸U)_ESS=9.27，计算出CAIs形成区未分馏前的²⁴⁴Pu/²³⁸U比值为0.0108±0.0051，与普通球粒陨石、无球粒陨石等太阳系物质测定值一致，证明早期太阳系内部存在化学均一性。

"前太阳系SiC探寻"部分通过对Xe同位素的精细解析，在CAI All-4中发现可能的Xe-HL（前太阳系纳米金刚石特征组分），而除特殊样本Curious Marie外，其他CAIs基本未检测到SiC特征组分Xe-G。值得注意的是，Curious Marie中Xe-G与¹²⁹Xe_Rad呈现同步释放的异常现象，其Xe-G含量经重新计算约为先前报道的两倍。

这项发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》的研究具有多重意义：首次通过Pu-Pr-U相关性证实CAIs形成区的²⁴⁴Pu/²³⁸U初始比值与太阳系其他区域一致，为r过程核合成与太阳系形成的时间间隔(~100 Myr)提供了新约束；同时明确了前太阳系SiC颗粒在普通CAIs中的罕见性，暗示Curious Marie的特殊形成历史。这些发现深化了对太阳系早期物质演化的认识，为行星科学模型提供了重要基准参数。Daisuke Nakashima等研究人员的工作展示了如何通过高精度同位素分析解读保存在古老陨石中的宇宙密码。