地球形成的新理论
地球形成的新理论Original Takeko
原理 2022-07-14 05:30 Posted on 浙江
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尽管长期以来我们对生活的这颗星球进行了详细的研究，但很多基本问题仍然成谜。其中一个最具代表性的问题就是关于地球的形成，至今，我们对地球起源的故事仍然不清楚。
近日，一组国际研究团队提出了一个基于实验室实验和计算机模拟的地球形成的新理论，它也可能暗示着其他岩质行星是如何形成的。研究人员已经在《自然·天文学》上发表了他们的研究。
令人费解的差异
目前，天体物理学和宇宙化学中的主流理论认为，地球是由球粒陨石的小行星形成的。它们是太阳系早期形成的比较小、简单的岩石和金属块。
但这一理论的问题在于，这些球粒陨石的混合物都无法解释地球的确切组成，地球的挥发性轻元素，比如氢和氦，比预期的要贫乏得多。
多年来，科学家继续提出了各种假说来解释这种令人费解的差异。比如有人推测，后来形成地球的天体的碰撞产生了巨大的热量，使轻元素蒸发了，留下了地球目前的组成。
但还有一些科学家认为，只要测量地球不同元素的同位素组成，就会发现这些理论大多仍旧站不住脚。
我们都知道，化学元素的同位素都有相同数量的质子，但中子数量不同。中子数更少的同位素更轻，因此应该更容易逃逸。换句话说，如果受热气化的理论是正确的，那么如今在地球上发现的这些轻的同位素应该比在最初的球粒陨石中发现的更少。但这恰恰是同位素测量结果没有显示的结果。
一个宇宙熔炉
因此，团队决定寻找另一种解决方案。
他们模拟行星形成的动态模型显示，太阳系的行星是逐步形成的。小型颗粒随着时间的推移，通过引力积累越来越多的物质，而成长为数千米大小的星子，也就是行星的“前身”。
与球粒陨石相似，星子也是由岩石和金属组成的小块。但和球粒陨石不同的是，它们已经被充分加热，分化为金属的核和岩质的幔。更重要的是，在年轻太阳周围的不同区域，或在不同时间中形成的星子，可能具有非常不同的化学成分。
现在的问题便是，不同星子的随机组合，是否真的能带来与地球相匹配的成分。
为了找出答案，团队进行了更细致的模拟。在模拟中，成千上万的星子在早期太阳系中相互碰撞。这些模型的设计方式是，随着时间的推移，模型重现了与水星、金星、地球和火星这四颗岩质行星相对应的天体。
模拟结果显示，许多不同星子的混合体实际上可以导致地球的有效组成。更关键的是，地球的组成甚至是这些模拟中最有可能的统计结果。
其他行星的蓝图
研究人员相信，我们现在不仅有一种机制可以更好地解释地球的形成，而且我们也有一个参考来解释其他岩质行星的形成。例如，这一机制可用于预测水星的成分与其他岩质行星有什么不同，或者其他恒星周围的岩质系外行星可能是如何组成的。
这项新研究表明，在试图理解行星的形成时，考虑动力学和化学是多么重要。团队希望，他们的发现可以让这两个领域的研究人员未来进行更紧密的合作。
#创作团队：
编译：Takeko排版：雯雯
#参考来源：
https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2022/07/new-insights-into-the-earths-formation.htmlhttps://www.nature.com/articles/s41550-022-01702-2#图片来源：
封面图&首图：ETH Zurich
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