加州理工學院的一項新研究表明，早期地球是由熾熱、乾燥的物質形成的，這意味著水在地球形成的後期才到來。這項研究從不同的地幔層提供了線索，認為揮發性物質的大量增加只發生在地球的最後形成階段，從而影響了陸地行星的形成理論。

數十億年前，在圍繞年輕太陽運轉的塵埃、氣體和岩石物質組成的巨大圓盤中，越來越大的天體凝聚在一起，最終形成了我們今天看到的行星、衛星和小行星。科學家們仍在努力了解行星（包括我們的母星）的形成過程。

研究人員研究地球形成過程的方法之一，就是檢查從地球內部深處流出的岩漿。這些樣本中的化學特徵記錄了地球形成的時間和物質的性質–類似於化石為我們提供了地球生物過去的線索。

現在，加州理工學院的一項研究表明，早期地球是由乾熱物質堆積而成的，這表明我們星球上的水–生命進化的關鍵成分–一定是在地球形成的晚期才出現的。

這項研究由一個國際研究團隊參與，在地球化學助理教授、遺產醫學研究所研究員弗朗索瓦-蒂索（Francois Tissot）和中國科學院大學張以剛（Yigang Zhang）的實驗室進行。介紹這項研究的論文最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上。加州理工學院研究生劉偉毅是論文的第一作者。

雖然人類沒有辦法進入地球內部，但地球深處的岩石可以以熔岩的形式自然地進入地表。這些熔岩的母岩漿可能來自地球內部的不同深度，例如上地幔，從地表下約15 公里（9 英里）處開始，延伸約680 公里；或者下地幔，從680 公里（425 英里）深處一直延伸到我們腳下約2900 公里（1800 英里）處的地核-地幔邊界。

就像對蛋糕的不同層次–糖霜、餡料、海綿–進行取樣一樣，科學家們可以研究來自不同深度的岩漿，以了解地球各層的不同”口味”：其中的化學物質及其相互之間的比例。

由於地球的形成並非一蹴而就，而是隨著時間的推移而發生物質增生，因此來自下地幔和上地幔的樣本提供了地球增生過程中發生的不同線索。在這項新研究中，研究小組發現早期地球主要由乾燥的岩石物質組成：來自地球深處的化學特徵顯示缺乏所謂的揮發性物質，即水和碘等容易蒸發的物質。

與此相反，上地幔樣本中的揮發物比例更高，是下地幔的三倍。根據這些化學比率，Liu 創建了一個模型，表明地球是由熾熱、乾燥的岩石物質形成的，而包括水在內的生命必需揮發物的大量增加只發生在地球形成的最後15%（或更少）時期。

這項研究是對行星形成理論的重要貢獻，近幾十年來，這一領域經歷了數次範式轉變，目前仍存在激烈的科學爭論。在此背景下，這項新研究對其他陸地行星–水星和金星–的構成要素的性質做出了重要預測，預計它們也是由類似的干燥物質形成的。

蒂索說：”對外行星的太空探索非常重要，因為水世界可能是尋找地外生命的最佳地點。但內太陽係也不應被遺忘。近40 年來，還沒有一個任務接觸過金星表面，也從來沒有一個任務到達過水星表面。我們需要能夠研究這些世界，以便更好地了解地球等陸地行星是如何形成的。”