隕石 GRA 06100 切片的彩色 X 射線圖像與同一切片的中子圖像重疊顯示富含鐵的物質(粉紅色)、含氫化合物濃度低的區域(綠色)、高濃度區域含氫化合物(藍色)和富含鐵的氫化化合物(紫色)。比例尺為一厘米。圖片來源：A. Treiman/月球與行星研究所/USRA

每年，數百顆隕石——太陽系形成時遺留下來的巖石體——轟擊地球，向我們的星球輸送礦物質、金屬和水。分析隕石內部的裂縫和富含礦物質的沉積物不僅可以揭示行星形成的早期歷史，還可以提供有關年輕地球如何獲得水和其他生命必需成分的線索。

現在，美國國家標準與技術研究院 (NIST) 的研究人員結合了兩種互補的技術——X 射線成像和中子成像——來觀察這些巖石殘余物的內部。

中子成像是尋找水和其他含氫化合物的理想選擇，因為中子很容易彈射出氫氣。相比之下，X 射線成像最適合尋找重元素沉積物，例如鐵和鎳，因為 X 射線主要被重原子中的大量電子散射。

隕石 EET 87503 的影片描繪了 X 射線和中子成像的疊加。紫色和橙色代表兩種不同類型的富鐵礦物;綠色表示其結構中含有水的礦物質。學分：NIST

這兩種成像技術都不會顯著損害或改變隕石，不像其他分析巖石化學成分的方法需要切割隕石薄片。盡管過去每種成像方法都是單獨使用的，但該團隊是最早同時使用這兩種技術來創建 X 射線和中子束快照的團隊之一。

在他們的試點研究中，科學家們檢查了兩顆礦物質和水含量已經眾所周知的隕石，以便他們可以評估組合成像方法的準確性。其中一塊巖石被稱為 EET 87503，是大型小行星灶神星表面的碎片，但也含有來自不同的富含水的小行星的物質。

另一種隕石GRA 06100 富含鐵和鎳，被歸類為球粒隕石——一種自太陽系早期以來就沒有因熔化或其他過程而改變的巖石。它還含有大量因過去接觸水而形成的含氫硅酸鹽。

隕石 GRA 06100 的影片描繪了 X 射線和中子成像的疊加。紅色表示富含鐵的化合物;藍色表示氫化化合物，包括水。學分：NIST

為了創建隕石的三維視圖，NIST 研究人員 Jacob LaManna 和 Daniel Hussey 以及來自休斯頓月球和行星研究所、田納西州橡樹嶺國家實驗室和芝加哥大學的同事使用 X 射線和中子束對巖石的橫截面進行成像。然后將不同橫截面的單個圖像組合起來以創建 3D 圖像，這是一種稱為斷層掃描的技術。(醫生通常使用 X 射線斷層掃描，通常稱為 CT 掃描，對人體進行成像。)

成像方法準確地揭示了兩塊隕石中富金屬礦物、硅酸鹽礦物、水和其他氫化化合物的位置。中子成像精確定位并表征了 GRA 06100 中的球粒隕石晶粒，然后可以將其提取以進行進一步研究。Hussey 說，3D 成像可以測試水是如何進入巖石的，以及液體通過什么途徑改變礦物質的成分并結合在樣品中的理論。

盡管水占地球表面的 70%，但這種物質究竟是如何到達我們星球的，仍然是一個長期爭論的話題。一些行星科學家認為，在我們星球的核心形成之后，隕石和彗星——來自寒冷的外太陽系的冰冷遺跡——提供了水，以及生命所必需的蛋白質組成部分。其他人則認為，地球在 45 億年前形成過程中從包裹著嬰兒太陽并凝聚在一起形成我們星球的氣體和塵埃中獲得了水。

水有兩種形式：由氫和氧組成的普通水和由氘(添加了中子的氫)和氧組成的重水。確定隕石是否是陸地水的主要來源的一種方法是將巖石中這兩種類型的相對豐度與地球表面上下水的相對豐度進行比較。行星科學家已經測量了一些隕石的豐度，但需要檢查更多的隕石。

中子和 X 射線圖像有助于這些研究。通過精確定位鎖定在隕石內的礦物、金屬和水沉積物的位置，這些圖像可以指導研究人員如何最好地切割巖石部分，以便他們可以測量這些豐度以及其他化合物的成分。

NIST 團隊使用了 NIST 中子研究中心，這是美國僅有的三個中子束研究源之一。研究人員在 10 月份的Meteoritics and Planetary Science上報告了他們的研究。

拉曼納說，該團隊現在計劃使用其雙重成像技術來研究不太熟悉的隕石，以便首次詳細繪制出它們的水和礦物質含量。