氧同位素异常是研究太阳系早期物质演化的重要线索。近日，一项发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的实验研究发现，在极低温条件下，高能电子辐照覆盖水冰的二氧化硅和氧化铝表面，可使固体中的氧同位素组成发生变化，形成非质量依赖分馏信号。实验温度低至10 K，约为−263℃。pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
氧有三种稳定同位素：¹⁶O、¹⁷O和¹⁸O。通常，物理化学过程造成的同位素变化大致遵循质量差规律；而非质量依赖分馏表现为同位素变化偏离这一常规关系，可用Δ¹⁷O等指标识别。科学家过去主要从气相反应解释氧同位素异常，例如臭氧形成过程中的特殊反应路径。此次研究则把关注点延伸到固体表面：电子辐照可能在矿物表面产生缺陷，并促使冰与矿物界面发生化学反应，从而改变氧同位素组成。研究还发现，二氧化硅和氧化铝产生的同位素变化特征并不相同，说明基底材料和界面化学会影响异常信号。
这一结果为理解星际尘埃和太阳系早期物质中的氧同位素差异提供了新的研究方向。它提示，微小尘粒经历的辐照历史，可能留下可被保存的化学与同位素记录。不过，这项研究目前提供的是实验机制证据，尚不能证明粒子辐照是太阳系氧同位素异常的主要成因；其在陨石及其他行星物质中的实际贡献，还需要进一步检验。news.csusm.edu
科普知识：“非质量依赖”不是说质量完全不起作用，而是指同位素变化不符合通常的质量差比例关系。它像一枚特殊的“过程指纹”，可帮助科学家识别光化学、辐照或界面反应等过程，并进一步追踪物质形成和演化的环境。
参考文献： Mass-independent oxygen isotope fractionation driven by energetic-particle irradiation of icy solids. PNAS, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2610806123。
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