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球粒陨石冲击变质存在二分性，即碳质球粒陨石（CC）比普通球粒陨石（NC）受冲击程度低。为解此谜，研究人员开展冲击实验等研究，发现是因 CC 中有机物在冲击下氧化，产生的气体驱散了受冲击物质。该研究有助于理解早期太阳系动力学环境。
在浩瀚的宇宙中，球粒陨石就像来自远古的信使，承载着早期太阳系的神秘信息。科学家们一直试图通过研究这些陨石，解读早期太阳系的动力学环境。然而，一个令人困惑的现象出现了：碳质球粒陨石（CC）和普通球粒陨石（NC）在冲击变质程度上存在明显差异，CC 受冲击程度远低于 NC，即使考虑了含水蚀变程度，这种差异依然存在。这一现象引发了科学界的广泛关注，也促使研究人员深入探究背后的原因，因为这对于理解早期太阳系的演化过程至关重要。
为了解开这个谜团，来自日本神户大学、千叶工业大学以及英国帝国理工学院等机构的研究人员展开了深入研究。他们通过一系列精心设计的实验和理论分析，最终发现冲击驱动的有机物氧化是导致球粒陨石冲击变质二分性的关键因素。这一发现为解释早期太阳系中陨石的演化过程提供了新的视角，对于我们深入理解太阳系的形成和发展具有重要意义。相关研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是冲击实验，利用日本千叶工业大学行星探索研究中心的两级轻气枪，以不同速度发射弹丸冲击模拟球粒陨石基质的靶材；二是质谱分析，采用四极杆质谱仪（QMS）结合双阀法，测量冲击产生的气体；三是数值模拟，运用 iSALE 冲击物理代码和 NASA CEA 代码，对冲击过程中的物理和化学变化进行模拟和分析 。
碳在冲击诱导脱挥发分中的作用
研究人员制备了四种多孔靶丸，分别为 Fe - O、Fe - O - C、Si - O 和 Si - O - C，模拟含水蚀变和无水碳质球粒陨石的基质。通过质谱分析不同冲击速度下产生的气体离子电流，发现含碳靶丸（Fe - O - C 和 Si - O - C）在冲击时会产生大量的 CO 和 CO2，而不含碳的 Si - O 靶丸在较低冲击速度下未检测到汽化现象，在较高速度下才出现离子电流变化。这表明碳的存在显著增强了基质矿物的汽化程度，使总汽化量提升了两个数量级。
局部高温的证据
对于不含碳的 Fe - O 和 Si - O 靶丸，研究人员通过冲击物理和热化学建模发现，实验中实际分解质量仅为数值预测的 5 - 40%，且在模拟中未发生分解的速度下，实验中却检测到了石英和磁铁矿的分解。这是由于孔隙度的非均匀分布导致局部热量集中。对于含碳的 Fe - O - C 和 Si - O - C 靶丸，根据测量的 CO 与 CO2摩尔比，并结合 NASA CEA 代码得到的理论曲线，估算出碳氧化发生位置的温度超过 2000K，远高于磁铁矿和石英在碳共存条件下分解所需的温度，进一步证明了局部高温的存在。
爆炸分散导致冲击变质的 “表观” 二分性
高速冲击碳质小行星后，基质局部加热会产生 CO 和 CO2，形成的高温气体会使高冲击程度（≥S3）的物质层发生粉碎和爆炸分散，这些物质会因气体的冲压压力被加速进入太空。研究人员通过能量守恒定律估算了因爆炸从母体逃逸的质量（Mesc），并对比了直径 100km 的典型碳质小行星和谷神星（1 Ceres）的情况。结果发现，在典型小行星上，高冲击岩石会被有效喷射到太空，而在谷神星上，相同冲击状态的岩石会因更强的表面重力而被保留。此外，普通球粒陨石中碳含量与冲击变质程度的关系也支持了研究人员的假设。
研究结论表明，球粒陨石冲击变质二分性是由碳质球粒陨石和普通球粒陨石母体对冲击的不同响应造成的，而非冲击条件的差异。碳质球粒陨石中丰富的有机物在冲击下发生氧化，产生的高温气体导致高冲击物质爆炸分散并逃逸到太空，从而使其受冲击程度较低。这一研究成果为深入理解早期太阳系动力学环境提供了重要依据，揭示了球粒陨石冲击变质的新机制。同时，研究还指出谷神星表面可能保存着碳质球粒陨石母体古代冲击环境的重要信息，为未来对谷神星及其他小行星的研究提供了新的方向。
