既不同，這為何會(huì)改寫地球起源模型？又如何改寫？

根據(jù)一項(xiàng)分析。認(rèn)為地球的形成不同于從前的模型，與CI球粒隕石的形成相似，新的模型認(rèn)為地球的形成只用了500萬年，比目前的模型顯示的要短幾倍。

地球形成的時(shí)間比太陽誕生的時(shí)間要晚一些。然而，人們以前可能一直嚴(yán)重高估了這段時(shí)間的長度。

地球是由物質(zhì)相互吸引而結(jié)合形成的。根據(jù)2020年2月人們進(jìn)行的一次演算分析，大部分這些物質(zhì)只花了500萬年就結(jié)合起來了——比此前估測(cè)的時(shí)間要短好幾倍。

圖解：想象中的原行星，即誕生之初的行星。圖源：原文。

人們據(jù)此修正了地球起源的模型。它同時(shí)也極大地促進(jìn)了人們對(duì)行星形成過程的理解，因?yàn)樗砻餍行堑钠鹪礄C(jī)制比我們想象的更具多樣性——即使是同一類行星，比如同是類地行星的地球和火星[1]，其形成機(jī)制也可能大不相同。

你知道，我們并不能真的百分百地確定行星是如何形成的。盡管天文學(xué)家們能相當(dāng)好地描述出行星形成的大致過程，但是他們無法確定其中的一些細(xì)節(jié)，因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)的觀測(cè)結(jié)果，而這些東西本身就很難被觀測(cè)到。

圖解：火星圖像。圖源：sciencealert。

行星的起源與恒星形成的過程密切相關(guān)。恒星是由一團(tuán)星云在自身引力的作用下坍縮而形成的。當(dāng)由氣體和塵埃組成的星云的一部分坍縮的時(shí)候，它會(huì)開始旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)整個(gè)星云一起旋轉(zhuǎn)，就像在排水孔周圍的水流一樣。

然后，星云中所有的物質(zhì)會(huì)形成一個(gè)扁平的圓盤，這個(gè)圓盤的大部分物質(zhì)會(huì)被所形成的恒星吸收，剩下的物質(zhì)則形成所謂的“原行星盤”，并在此后形成行星。這也是太陽系行星的軌道面都大致與黃道面重合的原因。

人們通常認(rèn)為，行星的形成始于原行星盤中的一些細(xì)小的巖石或者灰塵由靜電作用導(dǎo)致的互相吸附。隨著吸附在一起的東西越來越多，整體的引力場(chǎng)也越來越強(qiáng)，于是就會(huì)吸引更多的物質(zhì)，成為越來越大的一個(gè)團(tuán)塊。然后，許多這樣的團(tuán)塊互相吸引并撞在一起，最終形成一個(gè)大塊，這便赫然是一個(gè)完整的行星了。

圖解：月球圖像。圖源：sciencealert。

地球的形成也不例外。曾經(jīng)人們認(rèn)為地球的這個(gè)過程需要數(shù)千萬年的時(shí)間，但是根據(jù)來自丹麥哥本哈根大學(xué)的科學(xué)家們的一項(xiàng)對(duì)地幔中鐵元素的各同位素的分析，可能實(shí)際情況并非如此。

地球的化學(xué)組分似乎與其他太陽系內(nèi)天體不太一樣。地球、月球[2]、火星甚至隕石，都蘊(yùn)含著豐富的鐵元素，自然也包括鐵的各種同位素，如鐵-56與較輕的鐵-54。但是，月球、火星和大多數(shù)隕石含鐵的豐度值是大致相同的，只有地球含鐵-54的豐度值出奇地低[3]。

只有所謂的“CI型碳質(zhì)球粒隕石”和地球的化學(xué)組分大致一樣。有趣的是，這種隕石的化學(xué)成分和整個(gè)太陽系的化學(xué)成分是差不多的。

圖解：鐵元素的兩種同位素。圖源：healthsciences。

想象一下，如果你已經(jīng)搞到了制作波隆那肉醬的所有材料，并且把它們?cè)谝粋€(gè)大鍋?zhàn)永锘旌掀饋?，那么這就像后來演化為太陽系的那個(gè)原行星盤一樣。但是如果你把這些材料分裝在一堆更小的鍋里面，且使每個(gè)小鍋里各類材料的比例不同，那么這些小鍋就像獨(dú)立的行星或者矮行星了。

CI型球粒隕石的特別之處在于，對(duì)應(yīng)它們的鍋?zhàn)映?jí)小，并且里面材料的組分比例和最開始大鍋中的組分比例是相等的。所以說，如果你手上有一塊這種隕石，那么你就擁有了46億年前太陽系誕生之初那個(gè)原行星盤的縮影[4]。

圖解：小瓶里裝的是CI型碳質(zhì)球粒隕石的樣品，樣品是易碎的。圖源：healthsciences。

然而，按照之前的行星形成模型來計(jì)算的話，因?yàn)榈厍蚴怯赡切﹫F(tuán)塊結(jié)合而形成的，地幔中鐵元素的豐度應(yīng)當(dāng)是那些團(tuán)塊的鐵元素豐度的均值，這大約等于當(dāng)今各類隕石的鐵元素豐度的均值，而后者顯然具有比前者大得多的鐵-54豐度值。

地球僅僅和CI型碳質(zhì)球粒隕石擁有類似的化學(xué)成分，這個(gè)事實(shí)表明原先的行星形成模型并非完全正確。因此研究人員認(rèn)為，我們的鐵質(zhì)地核可能不是由團(tuán)塊結(jié)合形成的，而是由塵?！坝辍钡牟粩嘟德浞e聚形成的，畢竟后者吸附物質(zhì)的平均速度比前者更快。在鐵質(zhì)地核形成的時(shí)候，它把當(dāng)時(shí)地球上幾乎所有的鐵元素都收納進(jìn)去了。

圖解：通過逐步溶解實(shí)驗(yàn)測(cè)定的鐵-54豐度數(shù)據(jù)。圖源：science。

此后，在太陽系形成數(shù)十萬年后，隨著太陽系天體的冷卻，CI型塵埃云向太陽系內(nèi)部遷移，覆蓋了地球的軌道。于是，地球吸附了大量CI型塵埃，這改變了地幔中鐵元素的豐度。

因?yàn)樽栽行潜P之形成開始，到這朵CI型塵埃云在地球軌道附近的部分消散為止，中間只有大約500萬年的時(shí)間，所以研究人員推斷，地球就是在這五百萬年間形成的。

“這些新吸附的CI型塵埃改變了地幔中鐵元素的占比，這一定也是因?yàn)榈厍蛏系拇蠖鄶?shù)鐵元素都轉(zhuǎn)移到地核里面的緣故?！眮碜愿绫竟髮W(xué)的行星地質(zhì)學(xué)家馬丁·席勒（Martin Schiller）解釋道[5]。

圖解：馬丁·席勒助理教授。圖源：healthsciences。

“這也是我們推斷地核的形成時(shí)間必須相當(dāng)早的原因?！?/p>

如果塵?！坝辍苯德湫纬傻睾说哪Ｐ褪鞘聦?shí)正確的，那么有可能宇宙中其他地方的其他行星的形成過程也是這樣的。

這不僅加深了我們對(duì)行星形成過程的理解，而且還可能影響我們對(duì)宇宙中生命的產(chǎn)生過程的認(rèn)識(shí)。因?yàn)檎者@種模式形成的行星很可能給生命產(chǎn)生提供了先決條件。

“現(xiàn)在我們已經(jīng)知道宇宙無論何處都在形成行星。我們已經(jīng)有一些通用的模型來對(duì)行星系統(tǒng)進(jìn)行描述與演算分析了。等我們以太陽系行星為樣本來理清模型中的每個(gè)細(xì)節(jié)后，我們就可以將其推廣到銀河系中的其他行星系統(tǒng)上去，就可以弄明白行星會(huì)在哪個(gè)位置形成，弄明白行星形成之后會(huì)有多少水在上面。”來自哥本哈根大學(xué)的宇宙化學(xué)家馬丁·比扎羅（Martin Bizzarro）說道[6]。

圖解：馬丁·比扎羅教授正在展示不同類型的隕石。圖源：healthsciences。

“如果新模型真的是正確的，那么在像地球這樣的行星形成的時(shí)候，水就像行星形成的副產(chǎn)品一樣。我們都知道水是生命之源，但是現(xiàn)在看來，它可能遍布宇宙的每一個(gè)角落。”

該研究的相關(guān)論文有被發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步（Science Advances）》雜志上[7]。

BY: MICHELLE STARR

FY: 浪漫主義學(xué)派

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處