​在约45亿年前，太阳系从一团混沌的星云中诞生。尽管这个过程看似遥不可及，但幸运的是，我们可以通过研究那些穿越时空来到地球的“时间胶囊”——球粒陨石（Chondrite），来揭示太阳系形成的诸多秘密。这些古老的岩石碎片携带着丰富的信息，尤其是其内部包含的小型、圆形颗粒——陨石球粒(Chondrules)。

陨石球粒是球粒陨石中的重要组成部分，它们直径通常约为一毫米，主要由橄榄石和辉石这两种硅酸盐矿物构成。球粒的形成经历了一场高温熔融到冷却固化的历程，在行星还未聚集的早期太空中，尘埃粒子或小行星可能因遭遇高速碰撞等高能事件而瞬间融化为液滴，随后快速冷却并结晶成现今所见的球粒结构。

  典型球粒陨石的横截面：这块陨石被切开，露出了里面的球粒，它主要由橄榄石等硅酸盐矿物组成。除了球粒外，球粒陨石通常还含有未被氧化(生锈)的铁微粒，因为它们没有长时间暴露在地球富氧的大气中。这使得它们很容易与陆地岩石区分开来，陆地岩石不含金属形式的铁（引自资料7）。

当一块典型的球粒陨石被切开时，显露出的不仅仅是美丽的球粒构造，还有未被氧化的铁微粒，这使得它们能够轻易区别于地球上的陆地岩石。作为最常见的陨石类型，球粒陨石占据了陨石坠落总数的85%以上，主要起源于小行星带。其中，特别是普通球粒陨石被认为来自小行星。这些古老陨石大约形成于45亿年前，其成分与太阳系行星相似度极高，球粒陨石因其相对未经显著改造的古老化学成分，成为了记录太阳星云形成和早期行星演化阶段的重要载体。然而，科学家们仍在努力破译这其中蕴含的深层次信息。然而，球粒陨石带给我们的信息远不止于此。在对球粒陨石进行地球化学分析时，科学家发现了稀有气体氦的独特线索。值得注意的是，球粒陨石中还含有稀有气体氦，这对于地球化学研究具有重大意义。

氦同位素地球化学意义

 氦同位素的比例（3He/4He）可以帮助科学家追溯太阳系早期物质的来源和分布，揭示恒星演化的历程，以及探讨太阳系初期的物理环境条件。3He和4He是两种稳定的氦同位素。在地球上的天然氦气中,绝大部分是4He,只有非常少量的3He,地球大气中的3He/4He比例大约是1.4 x 10*-6。而在太阳风和月球样品中,3He/4He的比例明显更高,可以达到4 x 10*-4,这表示它们含有更多的原始太阳系氦气。水热喷口释放出的氦气3He/4He比例也较高,主要是地核中的原始氦被释放出来。不同来源氦气3He/4He比例的测量,可以研究地球和太阳系的演化过程,追踪地幔氦的来源,也可估算地热资源。在地质研究中,3He/4He比例是一个重要的定量参数。地球上的4He主要来自于铀和钍的α衰变。而3He则主要是地球形成时继承了太阳星云的原始氦气成分,也有可能来自于人造的核反应堆。月球和未分化的气态行星如木星和土星的氦气,3He/4He比例接近太阳的原始比例,约为2x10*-4。这些氦保留了太阳星云的签名,可追溯太阳系的起源。了解不同地质构造的氦气来源以及它们的3He/4He比例,对球层化学和行星科学研究都有重要意义。

不同样品中氦的同位素比值（Sano, Y. (2018). Helium Isotopes. In: White, W.M. (eds) Encyclopedia of Geochemistry. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39312-4_205）

球粒陨石氦同位素地球化学特征

3He和4He的比例在球粒陨石中具有独特的特征，特别是样本中检测到的3He/4He比值高达10*-4，这与碳质球粒陨石以及一些被认为来自太阳系外缘区域的天体相似。这种比例差异反映了不同的成因背景和源区特征，从而帮助科学家追踪太阳系初期物质的分布和演化历程。进一步研究发现，球粒陨石中氦同位素组成的差异性还可能关联到大规模的宇宙事件，比如行星形成过程中的撞击事件。

一颗重700克的NWA 869陨石。在样品的切割和抛光表面可以看到球粒和金属薄片。NWA 869是一颗普通的球粒陨石(L4-6)(维基百科）

例如，高比率的3He可能源自于太阳系外部古老恒星爆炸产生的超新星遗迹。当富含此类氦同位素的天体碎片通过撞击作用进入地球或其他行星系统时，它们便将这些远古星际介质的信息带入了太阳系内圈。通过对球粒陨石中氦同位素的研究，科学家不仅能够深入了解太阳系形成的初始条件和物质来源，还有助于阐明影响太阳系各组成部分及其演化路径的重大天文事件。这些穿越时空而来的氦痕迹，就如同古老的密码，让我们得以窥探那段深藏于历史长河之中的宇宙往事，这些珍贵的“化石”为我们打开了探寻宇宙生命起源之谜的新窗口。

参考资料：

1. Busemann, H., Baur, H., & Wieler, R. (2000). Primordial noble gases in “phase Q” in carbonaceous and ordinary chondrites studied by closed‐system stepped etching. Meteoritics & Planetary Science, 35(5), 949-973.

2. Huss, G. R., Lewis, R. S., & Hemkin, S. (1996). The “normal planetary” noble gas component in primitive chondrites: Compositions, carrier, and metamorphic history. Geochimica et Cosmochimica Acta, 60(17), 3311-3340.

3. Schultz, L., Weber, H. W., & Franke, L. (2005). Rumuruti chondrites: Noble gases, exposure ages, pairing, and parent body history. Meteoritics & Planetary Science, 40(4), 557-571.

4. https://www.universetoday.com/tag/chondrites/

5.  https://www.britannica.com/science/chondrite

6.  https://www.britannica.com/science/chondrule

7. http://www.faithfulscience.com/astronomy-and-cosmology/planetary-systems.html