國際科研團隊發現“原始地球”倖存物質

科技日報記者 張佳欣

據最新一期《自然·地球科學》雜誌報道，包括美國麻省理工學院、中國成都理工大學在內的國際科研團隊，在地球古老岩石中發現了罕見的“原始地球”殘留物。這些物質形成於45億年前“巨撞事件”重塑地球化學組成之前，或是人類發現的首個倖存的“原始地球”物質證據，為科學家拼出早期地球及太陽系形成的“最初拼圖”提供了新線索。

數十億年前，年輕的太陽系是由旋轉的氣體和塵埃盤組成。這些物質逐漸凝聚形成最早隕石，再由隕石相互聚合，誕生出“原始地球”和其他行星。早期地球可能是一顆熾熱的岩石行星，表面翻滾岩漿。將近一億年後，一顆火星大小的天體撞上幼年地球，發生足以重塑內部結構的“巨撞事件”，地球化學組成被徹底“重置”。長期以來，人們認為“原始地球”的最初物質在這次碰撞後已全部消失。

然而，新研究顯示，部分“原始地球”的化學特徵在深部岩石中得以保存。團隊在古老地殼岩石中發現了一種異常的化學“指紋”，即鉀元素同位素存在微妙失衡。這種特徵與地球上絕大多數已知物質不同，也無法用後期地質過程或後續撞擊解釋。最合理的解釋是，這些樣品保存着“原始地球”的遺蹟，並在“巨撞事件”中倖存下來。

早在2023年，團隊曾在全球不同隕石中發現鉀同位素異常。鉀具有三種天然同位素：鉀-39、鉀-40和鉀-41。地球上主要由鉀-39和鉀-41組成，而鉀-40極為稀少。他們發現，部分隕石的鉀同位素比例與地球不同，這表明任何呈現類似異常的物質都可能早於地球最終化學成分的形成。

在最新研究中，團隊分析了來自格陵蘭和加拿大的古老岩石樣本，以及夏威夷火山噴發出的岩漿樣品。分析顯示，樣本中鉀-40含量略低於地球普遍值。這些鉀-40缺乏的樣本表明，它們的組成“與眾不同”，可能比現代地球的其他部分更古老。

團隊利用現有的隕石成分數據，模擬了“巨撞事件”及後續地質演化對這種鉀同位素比例的影響。模擬結果顯示，經過這些過程後，成分確實會演變為現代地球常見的鉀-40比例，與他們測得的古老樣本相比略高。這表明，古老樣本中可能有“巨撞事件”後殘留下來的“原始地球”物質。