撞出月亮的“肇事”行星從何而來

藝術(shù)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(nèi)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(zhì)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(xiàng)研究提出了新的答案。盡管忒伊亞已不復(fù)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(xué)家把這些巖石里的金屬同位素當(dāng)成了“行星DNA指紋”。早期太陽系的不同區(qū)域有不同的“同位素配方”，靠近太陽一種配方，遠(yuǎn)離太陽又是另一種配方。誰出生在哪兒，會在化學(xué)上留下微妙卻關(guān)鍵的痕跡。

于是，科學(xué)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的比例幾乎一模一樣，像復(fù)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(xué)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(xiàn)這樣的同位素組合，那么在撞擊前地球和忒伊亞的成分應(yīng)該是什么？他們構(gòu)建了大量模型，從結(jié)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(cè)闖進(jìn)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(gòu)成相近，卻又帶著一些現(xiàn)有隕石中尚未發(fā)現(xiàn)的特殊物質(zhì)，這或許是太陽系內(nèi)側(cè)早期的獨(dú)特配方。

最終，科學(xué)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(nèi)側(cè)，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(tǒng)。我們腳下的這顆藍(lán)色星球和頭頂?shù)脑铝粒鋵?shí)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。