地球上的碳或源自44億年前的大碰撞

知識 09-07

地球上的碳或源自44億年前的大碰撞

新研究發現，地球上的生命可能起源於44億年前的一次星球碰撞，當時或許有顆行星撞上了地球。

研究者認為，可能正是因為這次星際「車禍」，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為基礎的。這或能解釋長久以來的進化之謎。

年幼的地球溫度極高，大量火山活動將這顆星球變成了熱騰騰的熔融體。在那樣的高溫環境下，任何形式的碳元素都會被汽化。

萊斯大學的地理學家提出了碳在當時能夠存在的方式。即地球冷卻之後，有顆水星大小的行星撞向地球，將它的碳元素傳遞給了地球。這個假設不僅解釋了碳在經過地球熾熱的幼年期後如何存在，還解釋了碳為何沒有熔化在地核之中。

地理學家Rajdeep Dasgupta說道，「最大的挑戰在於解釋這種揮發性物質是如何被保留在地核以外的地幔之中的。即使碳元素沒有被汽化，它也會被留在地核之中，因為那裡的富鐵合金很容易與碳元素結合。」

地球上的碳來自於別處的概念並不新鮮。「後增薄層假說」提出，地球上一些化學物質是被隕石帶到地球的。

前萊斯大學地球化學家Yuan Li稱，「流行的說法是碳、硫磺、氮和氫等揮發性物質是在地核形成後被帶到地球上來的。太陽系形成的一億年後，它們才被隕石或彗星帶到地球上，因此不會被高溫蒸發。」

但這個說法的缺點是，隕石和彗星帶來的物質可能種類豐富，但是數量不夠多，不能解釋碳元素為何能佔地球所有物質的三分之二。

地球上的碳或源自44億年前的大碰撞

研究者用液壓設備進行了高溫高壓實驗，希望看到什麼樣的條件能促使地幔形成今天的元素比。

他們發現，模擬地球與另一個星球的碰撞時，如果另一個星球內核的鐵合金富含硅或硫元素，碳元素將不會被地核大量吸收，而會留在地幔中。

研究人員Dasgupta說道，「其中一個模擬場景是，一個擁有富硅內核的、類似水星的胚胎期行星撞向地球，並與地球融合。這個場景能夠解釋地球上碳和硫的比例，也能解釋地球巨大的碳含量。由於星體很大，碰撞時它的內核會直接融入地核，而該行星富碳的地幔會與地球的地幔想融合。」

也就是說，地球上的化學成分之所以能夠支持生命存在，是因為地球在幾十億年前「吃掉」了一顆更小的、類似水星的行星。

當然，這個假設也招來了許多科學家的質疑。研究人員承認，他們的實驗只考慮到碳和硫元素，還不能解釋其他元素。

但這個說法或許有助於我們理解為何生命在其他行星上如此之少。

一顆行星不僅要位置合適，溫度適宜，還需要一些隨機的碰撞，上面的化學成分才可能剛好支持生命的形成。

該研究已經發表在Nature Geoscience上。

[蛋奶 via sciencealert]

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