Nature刊文：从铜同位素推测火星演化的过程！

10月21日，发表在Nature上的一项新研究，从铜同位素的痕迹推断了火星的分异历史。
火星如何从一颗炽热的原行星演变成今天层状结构（地壳、地幔、地核）的星球，是其核心的演化历史。在这一过程中，硫化物的分离扮演着关键角色，它深刻影响了硫、铜等关键元素的分布。然而，人们一直缺少有效的方法来追溯这一过程。

铜同位素（δ⁶⁵Cu）为此提供了全新的视角。当硫化物从硅酸盐熔体中分离时，会倾向于带走较轻的铜同位素，就像用筛子筛分轻重不同的沙子，从而留下明显的同位素“指纹”。这与行星核幅分异时几乎不产生同位素分异的特性形成鲜明对比，使铜同位素成为追踪硫化物行为的独特工具。
此前，科学家对火星整体铜同位素组成的认识非常模糊，仅依赖于一次陨石测量，无法代表全局。作为对比，地球整体的δ⁶⁵Cu约为 +0.07‰，而月球的则显著偏高，约为 +0.57‰。科学家们对这些差异的来源存在争议：究竟是硫化物分离带走了轻同位素，还是挥发过程导致了这一现象？这个问题悬而未决。

研究人员通过对15块不同类型的火星陨石进行系统分析，得出了突破性结论。
火星的整体特征：首次准确计算出火星硅酸盐部分的δ⁶⁵Cu值为 -0.03‰。这个数值虽然比其来源的球粒陨石母体（-0.30‰）略“重”，但远轻于月球。这表明，火星早期的挥发分损失效应很弱，其同位素特征主要由硫化物分离主导。
硫化物分离的证据：数据清晰地显示，必须有大量富含轻铜同位素的硫化物在火星早期分异过程中沉入了地核，才形成了如今观测到的火星幔同位素组成。
对火星内部的约束：计算出火星地幔的硫和铜含量很低，这支持了火星地幔“贫硫”的假说，并能解释为何火星岩浆多为硫不饱和熔体。同时，模型显示火星地核是一个富含硫（约16%）和铜的储库。

这项研究通过铜同位素这一灵敏的示踪剂，确凿地证明了硫化物分离是塑造火星内部化学成分的关键过程。它不仅解答了关于火星分异历史的长期疑问，为人们提供了火星地幔贫硫、地核富硫的直接证据，从而为完整重建火星的早期演化图景补上了关键一环。
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