孕育生命的水到达地球的时间更晚,而不是更早
罗格斯-新不伦瑞克大学的科学家领导的一个研究小组已经完成了这项研究在地球形成的早期,包括水并没有像之前认为的那样早 ,这一发现直接关系到生命何时在地球上起源的问题 。
发表在科学杂志《地球化学与宇宙化学学报》上的这一发现意义重大,因为该研究报告的数据支持了这样一种观点,即水是在地球从尘埃和气体发展到行星的最后阶段到达的 ,地质学家称之为晚期吸积。
科学家们试图了解生命所必需的组成物质是什么时候出现的,这样他们就能理解生命是如何以及何时开始的。根据目前的科学认识,至少有三种必要的成分是启动生命所必需的 。它们是水 、能量和一种被称为CHNOPS的有机化学物质——碳、氢、氮 、氧、磷和硫的科学简称。
罗格斯大学艺术与科学学院地球与行星科学系副教授、该研究的主要作者凯瑟琳·伯明翰说:“水是什么时候被输送到地球上的,这是行星科学中一个悬而未决的主要问题。”“如果我们知道答案 ,我们就能更好地约束生命是何时以及如何进化的。 ”
伯明翰是一名宇宙地球化学家,他研究太阳系物质的化学成分,特别关注通过分析地球岩石和陨石等地外物质来研究太阳系及其岩石行星的起源和演化 。
利用热电离质谱法和该团队开发的一种新的分析方法 ,伯明翰及其同事研究了钼元素的同位素。同位素是质子数相同但中子数不同的元素的一种形式。这使得它具有相同的化学性质,但具有不同的原子质量 。
“地球岩石的钼同位素组成为我们提供了一个特殊的窗口,让我们了解地球最终核心形成前后发生的事件 ,当时地球正在组装最后10%到20%的物质。这个时期被认为与月球的形成相吻合,”伯明翰说。
他们从史密森学会的国家自然历史博物馆获得的陨石样本中提取钼 。科学界将陨石分为两大类——第一类是“CC”,其组成元素表明陨石形成于外部 ,可能是更湿润的太阳系。第二组“NC ”的特征表明,它的陨石形成于内部,可能是更干燥的太阳系。这项研究的重点是属于NC组的样本 。
他们将这些陨石的钼同位素组成与实地地质学家从格陵兰岛、南非 、加拿大、美国和日本收集的地球岩石进行了比较。这些岩石中的钼通常被认为是在月球形成期间被添加到地球上的 ,也就是月球最终形成地核的时候。这正是科考队想要寻找水的起源的时候 。
伯明翰说:“一旦我们收集了不同的样本并测量了它们的同位素组成,我们就会将陨石特征与岩石特征进行比较,看看它们是否有相似之处还是不同之处。”“从那里,我们做出了推断。”
分析表明 ,他们研究的地球岩石更类似于来自内太阳系陨石(NC)的陨石,而不是来自外太阳系的陨石(CC)。
伯明翰说:“我们必须弄清楚地球的基石——尘埃和气体——是从太阳系的哪里来的,什么时候发生的 。”“这是了解生命何时开始的必要信息。 ”
由于他们研究的地球岩石的化学成分与假定的内太阳系(NC)陨石相匹配 ,科学家们得出结论,地球从月球形成事件中吸收的水并不像之前认为的那么多。伯明翰说,这一发现意义重大 ,因为一种流行的水输送理论认为,月球形成时,地球上大量的水被添加了进来 。
然而 ,这项研究表明,在这一生长时期,大量的水可能没有出现。相反 ,这些数据支持这样一种解释,即在月球形成之后,水以较小的比例被输送到地球上,而地球形成的时间要晚得多。
伯明翰说:“我们的研究结果表明 ,月球形成事件并不是水的主要来源,这与之前认为的不同 。”“然而,这些发现允许在最终核心形成之后 ,在所谓的晚期增生期间添加少量的水。”
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