The 182Hf–182W systematics of meteoritic and planetary samples provide firm constraints on the chronology of the accretion and earliest evolution of asteroids and terrestrial planets and lead to the following succession and duration of events in the earliest solar system. Formation of Ca,Al-rich inclusions (CAIs) at 4568.3 ± 0.7 Ma was followed by the accretion and differentiation of the parent bodies of some magmatic iron meteorites within less than ∼1 Myr. Chondrules from H chondrites formed 1.7 ± 0.7 Myr after CAIs, about contemporaneously with chondrules from L and LL chondrites as shown by their 26Al–26Mg ages. Some magmatism on the parent bodies of angrites, eucrites, and mesosiderites started as soon as ∼3 Myr after CAI formation and may have continued until ∼10 Myr. A similar timescale is obtained for the high-temperature metamorphic evolution of the H chondrite parent body. Thermal modeling combined with these age constraints reveals that the different thermal histories of meteorite parent bodies primarily reflect their initial abundance of 26Al, which is determined by their accretion age. Impact-related processes were important in the subsequent evolution of asteroids but do not appear to have induced large-scale melting. For instance, Hf–W ages for eucrite metals postdate CAI formation by ∼20 Myr and may reflect impact-triggered thermal metamorphism in the crust of the eucrite parent body. Likewise, the Hf–W systematics of some non-magmatic iron meteorites were modified by impact-related processes but the timing of this event(s) remains poorly constrained. The strong fractionation of lithophile Hf from siderophile W during core formation makes the Hf–W system an ideal chronometer for this major differentiation event. However, for larger planets such as the terrestrial planets the calculated Hf–W ages are particularly sensitive to the occurrence of large impacts, the degree to which impactor cores re-equilibrated with the target mantle during large collisions, and changes in the metal-silicate partition coefficients of W due to changing fO2 in differentiating planetary bodies. Calculated core formation ages for Mars range from 0 to 20 Myr after CAI formation and currently cannot distinguish between scenarios where Mars formed by runaway growth and where its formation was more protracted. Tungsten model ages for core formation in Earth range from ∼30 Myr to >100 Myr after CAIs and hence do not provide a unique age for the formation of Earth. However, the identical 182W/184W ratios of the lunar and terrestrial mantles provide powerful evidence that the Moon-forming giant impact and the final stage of Earth’s core formation occurred after extinction of 182Hf (i.e., more than ∼50 Myr after CAIs), unless the Hf/W ratios of the bulk silicate Moon and Earth are identical to within less than ∼10%. Furthermore, the identical 182W/184W of the lunar and terrestrial mantles is difficult to explain unless either the Moon consists predominantly of terrestrial material or the W in the proto-lunar magma disk isotopically equilibrated with the Earth’s mantle. Hafnium–tungsten chronometry also provides constraints on the duration of magma ocean solidification in terrestrial planets. Variations in the 182W/184W ratios of martian meteorites reflect an early differentiation of the martian mantle during the effective lifetime of 182Hf. In contrast, no 182W variations exist in the lunar mantle, demonstrating magma ocean solidification later than ∼60 Myr, in agreement with 147Sm–143Nd ages for ferroan anorthosites. The Moon-forming giant impact most likely erased any evidence of a prior differentiation of Earth’s mantle, consistent with a 146Sm–142Nd age of 50–200 Myr for the earliest differentiation of Earth’s mantle. However, the Hf–W chronology of the formation of Earth’s core and the Moon-forming impact is difficult to reconcile with the preservation of 146Sm–142Nd evidence for an early (<30 Myr after CAIs) differentiation of a chondritic Earth’s mantle. Instead, the combined 182W–142Nd evidence suggests that bulk Earth may have superchondritic Sm/Nd and Hf/W ratios, in which case formation of its core must have terminated more than ∼42 Myr after formation of CAIs, consistent with the Hf–W age for the formation of the Moon.

Significance Jupiter is the most massive planet of the Solar System and its presence had an immense effect on the dynamics of the solar accretion disk. Knowing the age of Jupiter, therefore, is key for understanding how the Solar System evolved toward its present-day architecture. However, although models predict that Jupiter formed relatively early, until now, its formation has never been dated. Here we show through isotope analyses of meteorites that Jupiter’s solid core formed within only ∼1 My after the start of Solar System history, making it the oldest planet. Through its rapid formation, Jupiter acted as an effective barrier against inward transport of material across the disk, potentially explaining why our Solar System lacks any super-Earths.

It has been assumed that Nb and Ta are not fractionated during differentiation processes on terrestrial planets and that both elements are lithophile. High-precision measurements of Nb/Ta and Zr/Hf reveal that Nb is moderately siderophile at high pressures. Nb/Ta values in the bulk silicate Earth (14.0 +/- 0.3) and the Moon (17.0 +/- 0.8) are below the chondritic ratio of 19.9 +/- 0.6, in contrast to Mars and asteroids. The lunar Nb/Ta constrains the mass fraction of impactor material in the Moon to less than 65%. Moreover, the Moon-forming impact can be linked in time with the final core-mantle equilibration on Earth 4.533 billion years ago.

Understanding core formation in meteorite parent bodies is critical for constraining the fundamental processes of protoplanet accretion and differentiation within the solar protoplanetary disk. We report variations of 5 to 20 parts per million in (182)W, resulting from the decay of now-extinct (182)Hf, among five magmatic iron meteorite groups. These (182)W variations indicate that core formation occurred over an interval of ~1 million years and may have involved an early segregation of Fe-FeS and a later segregation of Fe melts. Despite this protracted interval of core formation, the iron meteorite parent bodies probably accreted concurrently ~0.1 to 0.3 million years after the formation of Ca-Al-rich inclusions. Variations in volatile contents among these bodies, therefore, did not result from accretion at different times from an incompletely condensed solar nebula but must reflect local processes within the nebula.

Nucleosynthetic isotope anomalies are powerful tracers to determine the provenance of meteorites and their components, and to identify genetic links between these materials. Here we show that chondrules and matrix separated from the Allende CV3 chondrite have complementary nucleosynthetic Mo isotope anomalies. These anomalies result from the enrichment of a presolar carrier enriched in s-process Mo into the matrix, and the corresponding depletion of this carrier in the chondrules. This carrier most likely is a metal and so the uneven distribution of presolar material probably results from metal–silicate fractionation during chondrule formation. The Mo isotope anomalies correlate with those reported for W isotopes on the same samples in an earlier study, suggesting that the isotope variations for both Mo and W are caused by the heterogeneous distribution of the same carrier. The isotopic complementary of chondrules and matrix indicates that both components are genetically linked and formed together from one common reservoir of solar nebula dust. As such, the isotopic data require that most chondrules formed in the solar nebula and are not a product of protoplanetary impacts. Allende chondrules and matrix together with bulk carbonaceous chondrites and some iron meteorites (groups IID, IIIF, and IVB) show uniform excesses in 92Mo, 95Mo, and 97Mo that result from the addition of supernova material to the solar nebula region in which these carbonaceous meteorites formed. Non-carbonaceous meteorites (enstatite and ordinary chondrites as well as most iron meteorites) do not contain this material, demonstrating that two distinct Mo isotope reservoirs co-existed in the early solar nebula that remained spatially separated for several million years. This separation was most likely achieved through the formation of the gas giants, which cleared the disk between the inner and outer solar system regions parental to the non-carbonaceous and carbonaceous meteorites. The Mo isotope dichotomy of meteorites provides a new means to determine the provenance of meteoritic and planetary materials, and to assess genetic links between chondrites and differentiated meteorites.

Abstract Nucleosynthetic isotope variations are powerful tracers to determine genetic relationships between meteorites and planetary bodies. They can help to link material collected by space missions to known meteorite groups. The Hayabusa 2 mission returned samples from the Cb‐type asteroid (162173) Ryugu. The mineralogical, chemical, and isotopic characteristics of these samples show strong similarities to carbonaceous chondrites and in particular CI chondrites. The nucleosynthetic isotope compositions of Ryugu overlap with CI chondrites for several elements (e.g., Cr, Ti, Fe, and Zn). In contrast to these isotopes, which are of predominately supernovae origin, s ‐process variations in Mo isotope data are similar to those of carbonaceous chondrites, but even more s‐ process depleted. To further constrain the origin of this depletion and test whether this signature is also present for other s ‐process elements, we report Zr isotope compositions for three bulk Ryugu samples (A0106, A0106‐A0107, C0108) collected from the Hayabusa 2 mission. The data are complemented with that of terrestrial rock reference materials, eucrites, and carbonaceous chondrites. The Ryugu samples are characterized by distinct 96 Zr enrichment relative to Earth, indicative of a s ‐process depletion. Such depletion is also observed for carbonaceous chondrites and eucrites, in line with previous Zr isotope work, but it is more extreme in Ryugu, as observed for Mo isotopes. Since s ‐process Zr and Mo are coupled in mainstream SiC grains, these distinct s‐ process variations might be due to SiC grain depletion in the analyzed materials, potentially caused by incomplete sample digestion, because the Ryugu samples were dissolved on a hotplate only to avoid high blank levels for other elements (e.g., Cr). However, local depletion of SiC grains cannot be excluded. An alternative, equally possible scenario is that aqueous alteration redistributed anomalous, s ‐process‐depleted, Zr on a local scale, for example, into Ca‐phosphates or phyllosilicates.