国际科研团队发现“原始地球”幸存物质

科技日报记者 张佳欣

据最新一期《自然·地球科学》杂志报道，包括美国麻省理工学院、中国成都理工大学在内的国际科研团队，在地球古老岩石中发现了罕见的“原始地球”残留物。这些物质形成于45亿年前“巨撞事件”重塑地球化学组成之前，或是人类发现的首个幸存的“原始地球”物质证据，为科学家拼出早期地球及太阳系形成的“最初拼图”提供了新线索。

数十亿年前，年轻的太阳系是由旋转的气体和尘埃盘组成。这些物质逐渐凝聚形成最早陨石，再由陨石相互聚合，诞生出“原始地球”和其他行星。早期地球可能是一颗炽热的岩石行星，表面翻滚岩浆。将近一亿年后，一颗火星大小的天体撞上幼年地球，发生足以重塑内部结构的“巨撞事件”，地球化学组成被彻底“重置”。长期以来，人们认为“原始地球”的最初物质在这次碰撞后已全部消失。

然而，新研究显示，部分“原始地球”的化学特征在深部岩石中得以保存。团队在古老地壳岩石中发现了一种异常的化学“指纹”，即钾元素同位素存在微妙失衡。这种特征与地球上绝大多数已知物质不同，也无法用后期地质过程或后续撞击解释。最合理的解释是，这些样品保存着“原始地球”的遗迹，并在“巨撞事件”中幸存下来。

早在2023年，团队曾在全球不同陨石中发现钾同位素异常。钾具有三种天然同位素：钾-39、钾-40和钾-41。地球上主要由钾-39和钾-41组成，而钾-40极为稀少。他们发现，部分陨石的钾同位素比例与地球不同，这表明任何呈现类似异常的物质都可能早于地球最终化学成分的形成。

在最新研究中，团队分析了来自格陵兰和加拿大的古老岩石样本，以及夏威夷火山喷发出的岩浆样品。分析显示，样本中钾-40含量略低于地球普遍值。这些钾-40缺乏的样本表明，它们的组成“与众不同”，可能比现代地球的其他部分更古老。

团队利用现有的陨石成分数据，模拟了“巨撞事件”及后续地质演化对这种钾同位素比例的影响。模拟结果显示，经过这些过程后，成分确实会演变为现代地球常见的钾-40比例，与他们测得的古老样本相比略高。这表明，古老样本中可能有“巨撞事件”后残留下来的“原始地球”物质。