@ 2016.09.07 , 19:00

地球上的碳或源自44亿年前的大碰撞

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新研究发现,地球上的生命可能起源于44亿年前的一次星球碰撞,当时或许有颗行星撞上了地球。

研究者认为,可能正是因为这次星际“车祸”,碳元素才在地幔和地球表面得以存在,而地球上的生命形式是以碳为基础的。这或能解释长久以来的进化之谜。

年幼的地球温度极高,大量火山活动将这颗星球变成了热腾腾的熔融体。在那样的高温环境下,任何形式的碳元素都会被汽化。

莱斯大学的地理学家提出了碳在当时能够存在的方式。即地球冷却之后,有颗水星大小的行星撞向地球,将它的碳元素传递给了地球。这个假设不仅解释了碳在经过地球炽热的幼年期后如何存在,还解释了碳为何没有熔化在地核之中。

地理学家Rajdeep Dasgupta说道,“最大的挑战在于解释这种挥发性物质是如何被保留在地核以外的地幔之中的。即使碳元素没有被汽化,它也会被留在地核之中,因为那里的富铁合金很容易与碳元素结合。”

地球上的碳来自于别处的概念并不新鲜。“后增薄层假说”提出,地球上一些化学物质是被陨石带到地球的。

前莱斯大学地球化学家Yuan Li称,“流行的说法是碳、硫磺、氮和氢等挥发性物质是在地核形成后被带到地球上来的。太阳系形成的一亿年后,它们才被陨石或彗星带到地球上,因此不会被高温蒸发。”

但这个说法的缺点是,陨石和彗星带来的物质可能种类丰富,但是数量不够多,不能解释碳元素为何能占地球所有物质的三分之二。

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研究者用液压设备进行了高温高压实验,希望看到什么样的条件能促使地幔形成今天的元素比。

他们发现,模拟地球与另一个星球的碰撞时,如果另一个星球内核的铁合金富含硅或硫元素,碳元素将不会被地核大量吸收,而会留在地幔中。

研究人员Dasgupta说道,“其中一个模拟场景是,一个拥有富硅内核的、类似水星的胚胎期行星撞向地球,并与地球融合。这个场景能够解释地球上碳和硫的比例,也能解释地球巨大的碳含量。由于星体很大,碰撞时它的内核会直接融入地核,而该行星富碳的地幔会与地球的地幔想融合。”

也就是说,地球上的化学成分之所以能够支持生命存在,是因为地球在几十亿年前“吃掉”了一颗更小的、类似水星的行星。

当然,这个假设也招来了许多科学家的质疑。研究人员承认,他们的实验只考虑到碳和硫元素,还不能解释其他元素。

但这个说法或许有助于我们理解为何生命在其他行星上如此之少。

一颗行星不仅要位置合适,温度适宜,还需要一些随机的碰撞,上面的化学成分才可能刚好支持生命的形成。

该研究已经发表在Nature Geoscience上。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋奶 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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