科學也可以如此靠近

地球吞沒了另一顆行星,也許這就是生命存在的原因!

1月
24
2019

2019年1月24日06時 博科園

博科園

一項新的研究發現,形成月球的遠古碰撞可能也帶來了生命所需的所有成分。44億年前,一個火星大小的天體撞向一個原始地球,將我們的月球送入圍繞地球的永久軌道。但一項新的研究發現,這一事件的影響可能比之前認為的要大得多。科學家於2019年1月23日發表在《科學進展》(Science

Advances)上的研究表明:這次碰撞還可能為我們的星球(地球)注入了生命形成所需的碳、氮和硫。那時的地球有點像今天的火星,它有一個地核和一個地幔,但非核心部分在揮發性元素如氮,碳和硫方面很差。我們星球的非核心部分元素,被稱為「塊狀矽酸鹽地球」,可以相互混合,但它們從不與核心的元素相互作用。

博科園-科學科普:雖然一些揮發物存在於地核中,但它們無法到達地球的外層,然後碰撞發生了。一種理論認為,一種被稱為碳質球粒隕石特殊類型的隕石撞擊地球,使大塊矽酸鹽地球產生了這些揮發性元素。這一觀點基於這樣一個事實:氮、碳和氫的同位素比例似乎與這些隕石上發現的比例相匹配。因此,該理論的支持者認為,隕石肯定是這些元素的來源。但只有一個問題:碳和氮的比例失調了。德克薩斯州休斯敦萊斯大學(Rice

University)的這項研究作者達曼維爾·格里瓦爾(Damanveer Grewal)說:這些隕石的碳含量約為氮的20倍,而地球非核心物質的碳含量約為氮的40倍。

古老的碰撞

因此該研究的作者們決定測試另一種理論:如果另一顆行星帶來了好東西怎麼辦?地球可能與許多不同類型的行星相撞,這些行星中是否有一顆給了矽酸鹽地球正確的元素比例?如果碰撞發生了,兩個行星核會合併,兩個斗篷也會合併。因此研究人員開始著手創造一顆可能與地球相撞的行星。在實驗室里,在一種特殊的熔爐里,Grewal和團隊創造了高溫高壓的條件,在這種條件下,行星的內核可能會形成。在石墨(碳的一種形式)的膠囊中,他們將金屬粉末(代表核心,包括鐵和氮等元素)與不同比例的矽酸鹽粉末(矽和氧的混合物,旨在模擬假想的地球地幔)結合在一起。

一種新的理論認為,地球可能從與火星大小的行星在巨大碰撞中獲得了生命形成所需的元素。圖片:Image courtesy of Rice University

在實驗中,通過改變溫度、壓力和硫的比例,研究小組設想了這些元素是如何在地核和這個假想星球其他部分之間的斷裂。發現在高濃度的氮和硫存在情況下,碳與鐵結合的要低得多,而氮與鐵結合的要低得多,即使存在大量的硫。因此要想把氮從地核中排除,並存在於地球的其他地方,它應該含有高濃度的硫。然後將這些可能性與不同揮發性元素的行為方式,以及目前地球外層碳、氮和硫的含量等信息一起輸入模擬。

在進行了超過10億次的模擬之後,發現最有意義的場景(最有可能的時間和可能導致碳氮比例正確的場景)是假設地球與一顆火星大小的行星發生碰撞和合併,該行星核心含有大約25%到30%的硫。法國岩石研究中心(Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques)的實驗岩石學家西莉亞·達盧(Celia

Dalou)說:這一理論「非常有可能」!雖然她沒有參與這項研究,但表示這項研究工作是不同團隊多年研究非常成功的成果。

博科園-科學科普|參考期刊文獻:《Science Advances》

文:Yasemin Saplakoglu/Live Science

DOI: 10.1126/sciadv.aau3669

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