一项新的研究发现，形成月球的远古碰撞可能也带来了生命所需的所有成分。44亿年前，一个火星大小的天体撞向一个原始地球，将我们的月球送入围绕地球的永久轨道。但一项新的研究发现，这一事件的影响可能比之前认为的要大得多。科学家于2019年1月23日发表在《科学进展》(Science Advances)上的研究表明：这次碰撞还可能为我们的星球（地球）注入了生命形成所需的碳、氮和硫。那时的地球有点像今天的火星，它有一个地核和一个地幔，但非核心部分在挥发性元素如氮，碳和硫方面很差。我们星球的非核心部分元素，被称为“块状硅酸盐地球”，可以相互混合，但它们从不与核心的元素相互作用。

博科园-科学科普：虽然一些挥发物存在于地核中，但它们无法到达地球的外层，然后碰撞发生了。一种理论认为，一种被称为碳质球粒陨石特殊类型的陨石撞击地球，使大块硅酸盐地球产生了这些挥发性元素。这一观点基于这样一个事实：氮、碳和氢的同位素比例似乎与这些陨石上发现的比例相匹配。因此，该理论的支持者认为，陨石肯定是这些元素的来源。但只有一个问题：碳和氮的比例失调了。德克萨斯州休斯敦莱斯大学(Rice University)的这项研究作者达曼维尔·格里瓦尔(Damanveer Grewal)说：这些陨石的碳含量约为氮的20倍，而地球非核心物质的碳含量约为氮的40倍。

古老的碰撞

因此该研究的作者们决定测试另一种理论：如果另一颗行星带来了好东西怎么办？地球可能与许多不同类型的行星相撞，这些行星中是否有一颗给了硅酸盐地球正确的元素比例？如果碰撞发生了，两个行星核会合并，两个斗篷也会合并。因此研究人员开始着手创造一颗可能与地球相撞的行星。在实验室里，在一种特殊的熔炉里，Grewal和团队创造了高温高压的条件，在这种条件下，行星的内核可能会形成。在石墨(碳的一种形式)的胶囊中，他们将金属粉末(代表核心，包括铁和氮等元素)与不同比例的硅酸盐粉末(硅和氧的混合物，旨在模拟假想的地球地幔)结合在一起。

一种新的理论认为，地球可能从与火星大小的行星在巨大碰撞中获得了生命形成所需的元素。图片：Image courtesy of Rice University

在实验中，通过改变温度、压力和硫的比例，研究小组设想了这些元素是如何在地核和这个假想星球其他部分之间的断裂。发现在高浓度的氮和硫存在情况下，碳与铁结合的要低得多，而氮与铁结合的要低得多，即使存在大量的硫。因此要想把氮从地核中排除，并存在于地球的其他地方，它应该含有高浓度的硫。然后将这些可能性与不同挥发性元素的行为方式，以及目前地球外层碳、氮和硫的含量等信息一起输入模拟。

在进行了超过10亿次的模拟之后，发现最有意义的场景（最有可能的时间和可能导致碳氮比例正确的场景）是假设地球与一颗火星大小的行星发生碰撞和合并，该行星核心含有大约25%到30%的硫。法国岩石研究中心(Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques)的实验岩石学家西莉亚·达卢(Celia Dalou)说：这一理论“非常有可能”！虽然她没有参与这项研究，但表示这项研究工作是不同团队多年研究非常成功的成果。

博科园-科学科普｜参考期刊文献:《Science Advances》

文：Yasemin Saplakoglu/Live Science

DOI: 10.1126/sciadv.aau3669

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