地球和火星的銅和鋅等元素含量低得驚人，而這些元素對于行星化學(xué)和潛在的生命至關(guān)重要。一項(xiàng)新研究推翻了舊理論，表明這些元素在行星早期構(gòu)成要素中曾十分豐富。真正的損失很可能發(fā)生在后來的史詩級(jí)太空碰撞中，而非此前認(rèn)為的早期形成時(shí)期。這一發(fā)現(xiàn)徹底改變了我們對像地球這樣的宜居行星如何形成的理解。
早期太陽系行星形成過程中的行星碰撞。圖片來源：Kouji Kanba
幾十年來，科學(xué)家們一直試圖解開一個(gè)根本謎團(tuán)：地球的關(guān)鍵元素從何而來？為什么其中一些元素會(huì)消失？一項(xiàng)新的研究提供了一個(gè)意想不到的答案，重塑了我們對地球形成過程的理解。
這項(xiàng)研究由亞利桑那州立大學(xué)助理教授達(dá)曼維爾·格雷瓦爾 (Damanveer Grewal) 領(lǐng)導(dǎo)，并與加州理工學(xué)院、萊斯大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員合作，挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于地球和火星為何缺乏中等揮發(fā)性元素 (MVE) 的認(rèn)知。這些元素，例如銅和鋅，對行星化學(xué)至關(guān)重要，并且經(jīng)常與水、碳和氮等維持生命的成分同時(shí)存在。追溯它們的起源對于理解地球如何變得宜居至關(guān)重要。
激光驅(qū)動(dòng)磁化無碰撞沖擊實(shí)驗(yàn)。圖片來源：Hui-bo Tang 等人
這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，采用了一種新穎的研究方法，研究的是鐵隕石。鐵隕石是古代行星構(gòu)造塊（或稱行星）的富含金屬的殘留物，形成于早期太陽系內(nèi)。
“我們發(fā)現(xiàn)了確鑿的證據(jù)，證明太陽系內(nèi)層的第一代行星出乎意料地富含這些元素，”格雷瓦爾說?！斑@一發(fā)現(xiàn)重塑了我們對行星如何獲取其成分的理解?！?/p>
此前，科學(xué)家們認(rèn)為，MVEs的消失要么是因?yàn)樗鼈冊谠缙谔栂抵袕奈赐耆?，要么是因?yàn)樗鼈冊谛行欠只^程中逃逸。然而，這項(xiàng)研究揭示了一個(gè)不同的故事：許多早期行星都保留了它們的MVEs，這表明地球和火星的構(gòu)成要素在后來的劇烈宇宙碰撞時(shí)期失去了它們，而正是碰撞塑造了它們的形成。
實(shí)驗(yàn)中的離子速度譜和一維PIC模擬。圖片來源：Hui-bo Tang等人。
令人驚訝的是，研究小組發(fā)現(xiàn)許多太陽系內(nèi)行星保留了類似球粒隕石的MVE豐度，這表明它們在經(jīng)歷分化的過程中吸積并保存了MVE。這表明，地球和火星的前身并非一開始就缺乏這些元素，而是在長期的碰撞生長過程中逐漸流失，而非太陽星云中的不完全凝聚或行星分化。
“我們的研究重新定義了我們對行星化學(xué)演化的理解，”格雷瓦爾解釋道?！八砻?，地球和火星的構(gòu)成要素最初富含這些生命必需元素，但行星生長過程中的劇烈碰撞導(dǎo)致了它們的消耗。”
編譯自/scitechdaily
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