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从研究机构

形成月球的行星碰撞使地球上的生命成为可能。

研究:行星运输解释了地球碳和氮的神秘特征

戴特:
1月23日,2019
资料来源:
莱斯大学
总结:
地球上的大多数生命要素可能都是在产生月球的行星碰撞中形成的。岩石学家现在得出结论,地球很可能接受了大部分的碳,氮气和其他生命中必不可少的易挥发元素,来自44亿年前与火星大小的行星的碰撞。
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一幅示意图,描绘了一颗火星大小的行星(左图)的形成及其分化为具有金属核心和上覆硅酸盐储层的天体。富硫的核心释放碳,生产高碳氮比硅酸盐。月球的形成与地球的成长碰撞(右)可以解释地球上丰富的水和主要的生命基本元素,如碳,氮和硫,以及地球和月球的地球化学相似性。
信用证:图片由Rajdeep Dasgupta提供

地球上生命所必需的大部分元素——包括你体内的大部分碳和氮——可能来自另一个星球。

地球很可能吸收了大部分的碳,氮和其他生命中必不可少的易挥发元素来自于44亿年前创造月球的行星碰撞,根据莱斯大学岩石学家在杂志上的一项新研究科学进展.

“从对原始陨石的研究来看,科学家们早就知道,太阳系内部的地球和其他岩石行星是易挥发的耗尽,”研究合著者拉杰德德达斯古普塔说。但波动性交割的时机和机制一直备受争议。我们的设想是第一个能够以与所有地球化学证据一致的方式解释时间和输送的方案。”

证据是由高温组合而成的,Dasgupta实验室的高压实验,它专门研究地球化学反应,这种反应发生在行星深处,在强烈的热和压力下。

在一系列的实验中,这项研究的主要作者和研究生达曼维尔·格雷瓦尔收集了证据,以验证一个长期存在的理论,即地球的挥发物来自于与一个具有富硫核心的胚胎行星的碰撞。

由于关于碳的一系列令人费解的实验证据,氮和硫,存在于地球上除了地核以外的所有地方。

“地核不与地球其他地方相互作用,但上面的一切,地幔,地壳,水圈和大气,都是有联系的,”格雷沃说。“它们之间的物质循环。”

关于地球如何接收挥发物的一个长期存在的观点是“后期贴面”理论,即富含挥发物的陨石,从外太阳系遗留下来的原始物质,在地核形成后到达。尽管地球挥发物的同位素特征与这些原始物体相匹配,被称为碳质球粒陨石,碳与氮的元素比已关闭。地球的非核心材料,地质学家称之为大块硅酸盐土,碳和氮各占40%左右,大约是碳质球粒陨石的20-1倍。

格雷沃的实验,模拟了岩心形成过程中的高压和高温,测试了富硫行星核可能排除碳或氮的想法,或者两者兼而有之,与地球相比,大块硅酸盐中这些元素的比例要大得多。在温度和压力范围内的一系列试验中,Grewal在三种情况下检测了有多少碳和氮进入了核心:没有硫,10%硫和25%硫。

“氮基本上没有受到影响,”他说。“它仍然溶于相对于硅酸盐的合金中,只有在硫浓度最高的情况下才开始从堆芯中排除。”

碳,相比之下,在中间硫浓度的合金中溶解度较低,含硫合金比无硫合金吸收的碳要少10倍。

利用这些信息,以及已知的地球和非地球体中元素的比例和浓度,Dasgupta格里瓦尔和莱斯大学博士后研究员孙晨光设计了一个计算机模拟程序,以找出产生地球挥发物的最可能的情况。找到答案需要改变起始条件,运行大约10亿个场景,并将它们与当今太阳系的已知条件进行比较。

“我们发现所有的证据——同位素特征,碳氮比和总碳量,大块硅酸盐土壤中的氮和硫——与涉及挥发性轴承的月球形成撞击相一致,火星大小的行星,有着丰富的硫原子核。

Dasgupta美国国家航空航天局资助的一项名为“聪明行星”的研究的主要研究人员正在探索生命的基本元素如何在遥远的岩石行星上聚集在一起,说,更好地了解地球生命起源的基本元素,对我们的太阳系有深远的影响。

“这项研究表明,类地行星有更多的机会获得生命必需的元素,如果它形成和生长在巨大的撞击中,行星有不同的组成部分,也许是来自原行星盘的不同部分,”达斯古普塔说。

“这消除了一些边界条件,”他说。“这表明生命必需挥发物可以到达行星的表层,即使它们是在不同条件下形成核心的行星上产生的。

达斯古普塔说,似乎地球上没有大块硅酸盐,就其本身而言,本可以达到产生我们生物圈的生命必需的不稳定的预算,大气圈和水圈。

“这意味着我们可以扩大对导致挥发性元素聚集在一个星球上以维持我们所知生命的途径的探索。”

故事来源:

材料所提供的莱斯大学.注:内容可根据风格和长度进行编辑。


期刊引用:

  1. Damanveer年代。Grewal编写,拉杰德达斯古普塔,Chenguang SunKyusei Tsuno和Gelu Costin。碳的输送,氮,并且硫磺对硅酸盐土产生了巨大的冲击.科学进展,2019年1月23日10.1126/sciadv.aau3669

引用此页:

莱斯大学。“形成月球的行星碰撞使地球上的生命成为可能:研究:行星输送解释了地球碳和氮的神秘特征。”《科学日报》。betway必威安卓betway必威安卓科学日报,2019年1月23日。 .
莱斯大学。(2019年,1月23日)。形成月球的行星碰撞使地球上的生命成为可能:研究:行星输送解释了地球碳和氮的神秘特征。 betway必威安卓.3月5日检索,2019年从www.sciebetway必威安卓ncedaily.com/releases/2019/01/190123144519.htm
莱斯大学。“形成月球的行星碰撞使地球上的生命成为可能:研究:行星输送解释了地球碳和氮的神秘特征。”《科学日报》。betway必威安卓www.betway必威安卓sciencedaily.com/releases/2019/01/190123144519.htm(3月5日访问)2019年)。

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