柏林自然博物馆揭示陨石撞击碳酸盐分解机制

柏林自然博物馆（Museum für Naturkunde Berlin）主导的MEMIN（陨石撞击动力学研究）子项目，近期在高速撞击物理化学机制领域取得突破性进展。该项目聚焦于“抛射物”（即撞击小行星）与“靶标”（受击行星表面）之间的复杂相互作用，通过结合高速撞击实验、创新激光模拟实验以及对天然撞击岩的岩石学分析，深入解析了撞击熔融物和冷凝物的形成过程。

碳酸盐在极端条件下的极速分解机制

MEMIN项目分为两个主要资助阶段。第一阶段重点研究硅酸盐岩石与金属撞击体之间的化学物理相互作用；而第二阶段则将焦点转向碳酸盐岩在撞击事件减压阶段所面临的极端高压和高温条件。这一转变旨在揭示更复杂的地质化学反应路径。

第二阶段的核心发现指出，当碳酸盐与硅酸盐撞击熔体接触时，会发生极其迅速且高效的分解反应。这一过程不仅导致二氧化碳（CO2）的大量释放，还使得硅酸盐熔体中氧化钙（CaO）含量显著富集；若靶标岩石含有白云石，则氧化镁（MgO）也会随之增加。这种界面反应机制与地质学中的矽卡岩形成反应高度相似。

实验产物与富含碳酸盐的天然撞击坑（如德国诺德林格里斯陨石坑、加拿大霍顿陨石坑、美国巴林杰陨石坑等）中的天然撞击熔体表现出强烈的平行性。研究结果证实，碳酸盐在减压期间及之后的延迟分解，是形成此类撞击熔体的关键过程。

硅酸盐-碳酸盐乳化液的形成原理

此外，研究还揭示了撞击熔体的微观结构特征。结果表明，在减压阶段，碳酸盐撞击熔体可能以硅酸盐-碳酸盐熔体乳化的形式存在。这种乳化现象主要源于物理性质的差异，而非均质熔体的相分离。这意味着二氧化碳从富含碳酸盐的靶标岩石中的脱气过程，是一个高度复杂且依赖于具体场景的动态过程。

该研究由德国弗劳恩霍夫短期动力学与 Ernst-Mach 研究所（EMI）、明斯特大学行星科学研究所以及弗莱堡大学地球与环境自然科学研究所共同合作完成。相关成果已发表在《Meteoritics & netary Science》、《Geochimica et Cosmica Acta》等国际期刊上，为行星科学和地球化学领域提供了重要的实验约束。