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藝術家描繪的早期地球與忒伊亞碰撞的場景。由于忒伊亞起源于內太陽系,因此從這個角度看,太陽位于背景中。圖片來源:德國馬克斯·普朗克太陽系研究所
科技日報記者 張佳欣
大約45億年前,地球還年輕熾熱,像一塊未冷卻的熔巖球,而一顆名叫“忒伊亞”的巨大原行星正悄悄靠近。它體型不小,力道驚人,一路駛來,最終與地球迎頭一撞。
這一撞,碎石和熔融物質被拋向太空,像煙火一樣散開,最后慢慢聚成了一個新的天體——月球。地球的組成和軌道也被徹底改變。可以說,沒有忒伊亞,就沒有今天的地球和月亮。
但奇怪的是,這位“肇事者”自己卻消失得無影無蹤。那么,我們又是怎么知道它存在過的?它從哪里來?又由什么組成?
一項研究提出了新的答案。盡管忒伊亞已不復存在,但它留下的線索就藏在地球和月球的巖石中。德國馬克斯·普朗克太陽系研究所科學家把這些巖石里的金屬同位素當成了“行星DNA指紋”。早期太陽系的不同區域有不同的“同位素配方”,靠近太陽一種配方,遠離太陽又是另一種配方。誰出生在哪兒,會在化學上留下微妙卻關鍵的痕跡。
于是,科學家測量了地球和月球巖石中鐵、鉻、鉬、鋯等元素的同位素比例,結果發現,兩者的比例幾乎一模一樣,像復制粘貼出來的。這說明月亮的材料并不是單純由忒伊亞碎片組成的,而是地球和忒伊亞撞得太狠、混得太徹底,最終形成了“難以分家”的化學特征。
但要知道忒伊亞的真正面貌,還需反向推演,假如地球和月球今天呈現這樣的同位素組合,那么在撞擊前地球和忒伊亞的成分應該是什么?他們構建了大量模型,從結果倒推原因,逐一排除不合理的可能性,就像拆開一道菜,試圖找出原本用了多少鹽、多少醬油。
答案耐人尋味。忒伊亞并不是從太陽系外側闖進來的陌生訪客,更可能是誕生在比地球更靠近太陽的位置。它與地球的構成相近,卻又帶著一些現有隕石中尚未發現的特殊物質,這或許是太陽系內側早期的獨特配方。
最終,科學家描繪出了這樣一幅圖景:忒伊亞和地球一樣來自太陽系內側,它們在年輕混亂的時代相遇、相撞、融合,一個消失,一個重生,并一起在宇宙中留下了如今的地月系統。我們腳下的這顆藍色星球和頭頂的月亮,其實都藏著忒伊亞的影子。看來,忒伊亞沒有“消失”,它只是換了一種方式陪著我們,在地球的地幔里,在月球的巖石中,也在每一個仰望夜空的人眼里。
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