地球在太陽系中是獨一無二的，地球是唯一一個擁有大量水和一個相對較大的衛(wèi)星月球，月球穩(wěn)定了地球的軸線。兩者都是地球孕育發(fā)展生命所必需的。

德國明斯特大學行星學家們現(xiàn)在已經(jīng)能夠首次證明：大約44億年前，隨著月球的形成，水也來到了地球。月球是在地球被一個火星大小的物體撞擊時形成，這個天體也被稱為Theia（忒伊亞）。

到目前為止，科學家們一直認為忒伊亞起源于地球附近的太陽系內(nèi)部。然而，明斯特大學的研究人員現(xiàn)在可以證明，忒伊亞來自外太陽系，它向地球輸送了大量的水。研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的《自然天文學》上。地球是在“干燥”的太陽系內(nèi)部形成，所以地球上有水多少有些令人驚訝。要理解為什么會這樣，我們必須回到45億年前太陽系形成的時候。

在之前的研究中，我們知道太陽系結(jié)構(gòu)是這樣的：“干燥的”材料與“濕的”材料分開，所謂的“碳質(zhì)”隕石，含水量相對豐富，來自太陽系外部，而干燥的“非碳質(zhì)”隕石來自太陽系內(nèi)部。雖然之前研究表明碳質(zhì)物質(zhì)可能是將水輸送到地球的原因，但我們不知道這種碳質(zhì)物質(zhì)是何時以及如何到達地球的，因此水也就來到了地球。研究人員用鉬同位素來回答這個問題。鉬同位素使我們能夠清楚地區(qū)分碳質(zhì)和非碳質(zhì)物質(zhì)，因此代表了太陽系內(nèi)外物質(zhì)的‘遺傳指紋’。

明斯特大學研究人員的測量結(jié)果表明，地球的鉬同位素組成介于碳質(zhì)和非碳質(zhì)隕石之間，說明地球上的一些鉬起源于太陽系外。在這種情況下，鉬的化學性質(zhì)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，因為它是一種喜鐵元素，地球上大部分鉬都位于地核內(nèi)。這項研究的第二作者克里斯托夫·伯克哈特博士解釋說：因此，今天在地幔中可以找到的鉬起源于地球形成的晚期，而早期階段的鉬則完全在地核中。因此，科學家的研究結(jié)果首次表明，來自太陽系外的碳質(zhì)物質(zhì)到達地球的時間較晚。

但是科學家們更進一步，表明，地球地幔中的大部分鉬是由原行星忒伊亞提供，忒伊亞在44億年前與地球的碰撞形成了今天的月球。然而，由于地球地幔中的鉬大部分來源于外太陽系，這意味著忒伊亞本身也起源于外太陽系。這次撞擊提供了足夠的碳質(zhì)物質(zhì)來解釋地球上的全部水量，把地球上水的起源與月球的形成聯(lián)系起來。簡單地說，沒有月球，地球上可能就沒有生命。

地球是通過與太陽系內(nèi)部月球大小到火星大小的原行星胚胎碰撞而成長起來，但它也從更大的日心距離處吸積了物質(zhì)，包括碳質(zhì)球粒隕石樣的物體，它們可能是地球水和高度揮發(fā)性物的來源。了解這種物質(zhì)是何時以及如何到地球上的，對于了解類地行星形成的動力學以及地球變得適宜居住的基本過程至關(guān)重要。然而，早期研究根據(jù)對地球物質(zhì)性質(zhì)的假設(shè)，推斷出碳質(zhì)球粒狀體的輸送時間尺度非常不同。

博科園｜研究/來自：明斯特大學

參考期刊《Nature Astronomy》

DOI: 10.1038/s41550-019-0779-y

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