神秘力量？45億年前，有人從太陽(yáng)系邊緣給地球發(fā)了個(gè)重要快遞

沒(méi)有碰撞，就沒(méi)有生命。

極早期地球表面想像圖。當(dāng)時(shí)地球還十分干燥。

天體生物學(xué)家所面臨的最大挑戰(zhàn)，是他們要用唯一的實(shí)例，去推導(dǎo)無(wú)窮的可能。

地球是已知擁有生命的唯一行星。今天看來(lái)，它集中了一切有利于生命的物質(zhì)要素和機(jī)遇，它不僅有大氣、水和有機(jī)物，而且這些物質(zhì)的狀態(tài)、比例，甚至混合方式又都恰到好處，才有了今天這樣一個(gè)生機(jī)盎然的世界。

但生命必需的元素不是生來(lái)就有的。最早的時(shí)候，地球干燥無(wú)比，缺乏包括水在內(nèi)的所有易揮發(fā)物。盡管孕育了太陽(yáng)系的星云中包含了它們，但當(dāng)星云成為太陽(yáng)系后，它們?cè)谔?yáng)系中的分布是不均的。重元素傾向于在靠近太陽(yáng)的地方聚集，而輕元素多分布在太陽(yáng)系的外圍——熱量會(huì)讓這些物質(zhì)在內(nèi)太陽(yáng)系保持氣態(tài)，無(wú)法凝聚起來(lái)。結(jié)果就是，它們無(wú)法和固形巖石結(jié)合，而只能凍結(jié)在遠(yuǎn)離太陽(yáng)的嚴(yán)寒地帶。

但生命還是在內(nèi)太陽(yáng)系出現(xiàn)了。這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，即那些生命必需的輕元素是何時(shí)來(lái)到地球上的？

近日瑞士伯爾尼大學(xué)的一些學(xué)者首次通過(guò)研究向人們展示了，原始地球是如何在大約45億年前完成其化學(xué)構(gòu)成的。

研究結(jié)果表明，生命所需的幾乎所有輕元素，也是對(duì)生命而言最重要的元素，如水、碳化合物、硫等，其實(shí)是在地球形成之后，才從遙遠(yuǎn)的地方來(lái)到這里的。

錳53（?3Mn）和鉻53（?3Cr）是兩種放射性同位素，在隕石和地球巖石中均有分布。錳53的半衰期為380萬(wàn)年，之后會(huì)變成鉻53。根據(jù)這一特征，研究人員使用模型計(jì)算，限定了地球化學(xué)構(gòu)成成形所需的時(shí)間，對(duì)這些元素的年齡進(jìn)行了測(cè)定，并由此推斷出原始地球的獨(dú)特化學(xué)特征。

研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)系形成后不足300萬(wàn)年時(shí)，地球的化學(xué)構(gòu)成就已經(jīng)確定。太陽(yáng)系形成于約45.68億年前，因此其速度之快實(shí)在驚人。

該研究結(jié)果是對(duì)“大碰撞”假說(shuō)的有力支持。“大碰撞”假說(shuō)認(rèn)為，地球和月球構(gòu)成的“地月系”是在大約45億年前一次猛烈的天體撞擊事件后形成的。撞擊原始地球的是一個(gè)和火星差不多大的天體，名為“忒亞（Theia）”。

這次的研究更進(jìn)一步，表明“忒亞”（或別的什么東西）來(lái)自太陽(yáng)系外圍，包含了很多易揮發(fā)物，如水。其分析結(jié)果實(shí)際上也表明，原始地球是個(gè)十分干燥的行星，是“忒亞”的到來(lái)，才使它集齊了生命所需的所有關(guān)鍵元素。

該發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了人們對(duì)早期太陽(yáng)系運(yùn)行機(jī)制的理解，并提供了生命如何出現(xiàn)，以及何時(shí)出現(xiàn)的新線索。這對(duì)人們?cè)诘厍蛞酝獾奶祗w上尋找生命，以及在距離主星比地球距離太陽(yáng)還近的類地行星上探索生命的要素有重要意義。

研究結(jié)果也再一次表明，生命在地球乃至宇宙中其他行星上的出現(xiàn)，并不是其連續(xù)演化理所當(dāng)然的結(jié)果，而是帶有偶然性。

有水之后，生命可能源自原始地球的“化學(xué)湯”。

參考 No collision, no life: Earth probably needed supplies from space https://mediarelations.unibe.ch/media_releases/2025/media_releases_2025/no_collision_no_life_earth_probably_needed_supplies_from_space/index_eng.html