火星核形成的$^{60}$Fe-$^{60}$Ni 年代学

行星体的吸积、核形成和岩浆分异的时间尺度可以利用已灭绝的放射性核素系统加以约束。实验表明，随着压力降低，Ni 的亲铁性增强，这反映在地球、火星和灶神星地幔中 Fe/Ni 比值的逐渐升高。火星形成迅速且其地幔具有高 Fe/Ni 比值，因此$^{60}$Fe-$^{60}$Ni 衰变系统（$t_{1/2}=2.62$ Myr）非常适合确定该天体核形成的时间尺度。我们报告了对块体 SNC/火星（Shergotty-Nakhla-Chassigny）陨石和球粒陨石中$^{60}$Ni/$^{58}$Ni 比值的新测量结果。SNC 陨石与假设为球粒陨石质的火星构建块（55% 普通球粒陨石 + 45% 顽火辉石球粒陨石）之间的${\epsilon}^{60}$Ni 值差异为$+0.028\pm0.023$（95% 置信区间）。利用行星胚胎生长模型，这转化为火星达到其当前大小约 44% 所需的时间为$1.9^{+1.7}_{-0.8}$ Myr，严格下限为太阳系形成后 1.2 Myr，这与基于$^{182}$Hf-$^{182}$W 系统学的先前估计一致。火星在星子仍在形成时就已经存在，这可能通过弓形激波或诱导动力学激发的星子之间的碰撞影响了球粒的形成。关于大型行星体生长的约束十分稀缺，这是我们对火星年代学理解的一项重大进展。