地球如何誕生?最接近地幔的深海海底或能給出答案
據國外媒體報導,海底岩石中的氖同位素或許是理解地球在45億年前如何形成的關鍵。科學家認為,根據太陽星雲中早期地球形成的速度快慢,行星表面不同的氣體濃度也會有所不同。深海是我們能夠到達的最接近地幔的地方。

太陽系的原行星盤(想像圖)
在一項新研究中,科學家分析了深海海底玄武岩內部的氖氣,指出早期地球誕生於太陽周圍的塵埃和氣體雲,並將水和氣體困在這些岩石中。
關於地球在原行星盤中如何形成有三個主要觀點,並且提出了不同的時間線和過程。第一種觀點認為形成過程發生得很快,從太陽星雲中捕獲氣體的時間持續了約200到500萬年;另一種觀點認為,地球形成於受到太陽照射的塵埃顆粒,先凝聚成迷你的“微行星”(planetismals),然後再結合形成原始的地球。
第三種觀點則指出,地球的形成是一個緩慢的過程,依賴富含水的碳質球粒狀隕石來輸送氣體。加州大學戴維斯分校的博士後研究者柯蒂斯·威廉姆斯(Curtis Williams)說:“我們正在努力了解地幔中哪裡含有氖,以及是如何獲得這種元素的,這可以告訴我們地球形成的速度有多快,以及是在什麼樣的條件下形成的。”
根據研究人員的說法,在研究起源問題時,氖可以代替水、二氧化碳和氮。與其他生命必須的化學元素不同,氖是惰性的,意味著它不會隨化學和生物過程發生變化,“因此,氖保留著它來自哪裡的記憶,即使經過了45億年的時間,”加州大學戴維斯分校的Sujoy Mukhopadhyay教授說道。在研究中,研究團隊測量了地球形成時被困在地幔中的氖同位素含量。
氖具有3種穩定的同位素,其中只有氖-21會隨時間推移而發生含量變化,因為它是由鈾的放射性衰變形成的。研究人員使用質譜儀分析了海底枕狀玄武岩內部氣泡中發現的氖氣,以確定太陽星雲模型中的元素比例。
研究人員稱,這些玄武岩中發現的氖氣比例與“太陽輻射顆粒”假說或“晚期吸積”模型並不相符。柯蒂斯·威廉姆斯說:“這清楚地表明,深層地幔中存在著來自太陽星雲的氖。”研究團隊還表示,這些發現可以為尋找潛在的宜居行星提供指南,因為這是生命必需的其他揮發性化合物存在的標誌。“原行星盤有幾種失去塵埃的方式,其中之一便是行星的形成,”威廉姆斯說道。
“我們可以觀察到其他恆星系中行星在原行星盤內部的形成過程,在地球內部也保存著太陽係自身的類似記錄,”Mukhopadhyay說,“這可能是其他星系中行星形成的常見方式。”
地球的貴金屬從何而來?
地球近表面的貴金屬含量特別高,這很令人驚訝,因為通常這些元素都存在於地核附近。到目前為止,“後增薄層”(late veneer)假說對此做出了很好的解釋。該假說提出,這些貴金屬來自撞擊地球的外來物體,並在撞擊過程中將貴金屬沉積在地表附近。
在一項新研究中,東京工業大學科學家在計算機模擬中考慮了地球、月球和火星上的金屬含量,模擬結果顯示,一場大規模的碰撞可能將所有的貴金屬一次性地帶到地球,研究人員認為,這一事件發生在地殼形成之前,即大約44.5億年前。這些結果表明,地球的歷史可能沒有之前想像的那麼劇烈。