一項(xiàng)關(guān)于地球深部物質(zhì)研究的突破性成果近日引發(fā)科學(xué)界廣泛關(guān)注。由中國(guó)成都理工大學(xué)行星科學(xué)國(guó)際研究中心牽頭，聯(lián)合美國(guó)華盛頓卡內(nèi)基研究所、麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，在《自然·地球科學(xué)》期刊發(fā)表研究論文，首次在地球深部地幔物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)大撞擊事件前的原始地球化學(xué)特征，為太陽(yáng)系早期演化研究提供了全新視角。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，約45億年前形成的原始地球表面覆蓋著翻滾的巖漿海洋，高溫環(huán)境導(dǎo)致水、碳、氮等揮發(fā)性物質(zhì)難以留存。在地球形成后約1億年，一顆火星大小的天體與地球發(fā)生劇烈碰撞，這次撞擊不僅形成了月球，更將地球內(nèi)部物質(zhì)完全熔融混合，使得原始地球的化學(xué)組成被徹底重置。然而新研究通過(guò)分析全球20余個(gè)地區(qū)的特殊巖石樣本，發(fā)現(xiàn)了顛覆性證據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)格陵蘭、加拿大、南非等地的古老巖石，以及夏威夷海底火山和留尼汪島火山巖進(jìn)行高精度檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些樣本的鉀-40同位素存在系統(tǒng)性輕微缺失現(xiàn)象。這種特征與已知的地球地幔物質(zhì)及各類隕石成分均不匹配，卻與理論推測(cè)的原始地球化學(xué)特征高度吻合。這意味著地球深部可能存在未被45億年地質(zhì)活動(dòng)改造的原始物質(zhì)保存區(qū)。

數(shù)值模擬進(jìn)一步還原了撞擊事件的化學(xué)印記：原始地球與現(xiàn)今內(nèi)太陽(yáng)系類地行星類似，極度缺乏揮發(fā)性元素；而與富集揮發(fā)性物質(zhì)的天體碰撞后，地球獲得了近半數(shù)的揮發(fā)性元素，這為形成宜居環(huán)境奠定了化學(xué)基礎(chǔ)。該團(tuán)隊(duì)在2023年的相關(guān)研究中還發(fā)現(xiàn)，原始隕石樣本存在系統(tǒng)性鉀同位素梯度分布——距離太陽(yáng)越近的隕石，鉀-40含量越低且與地球值越接近，這支持了"地球揮發(fā)性物質(zhì)主要源自內(nèi)太陽(yáng)系"的新假說(shuō)。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)雖然解答了部分科學(xué)疑問(wèn)，卻也帶來(lái)了更多待解之謎：原始地球物質(zhì)如何在劇烈撞擊中幸存？如何躲過(guò)數(shù)十億年的地幔對(duì)流混合？研究人員計(jì)劃通過(guò)拓展其他元素同位素體系的研究進(jìn)行交叉驗(yàn)證，同時(shí)需要建立更精確的撞擊模型，探究特定撞擊角度和能量條件下原始地幔物質(zhì)的保存機(jī)制。

作為地球內(nèi)部"記憶載體"的鉀同位素研究，正在打開行星科學(xué)的新窗口。這項(xiàng)技術(shù)不僅有助于追溯地球生命賴以生存的宜居條件形成過(guò)程，更為理解類地行星的起源與演化提供了全新工具。隨著研究深入，科學(xué)家有望通過(guò)這把"化學(xué)鑰匙"，重構(gòu)太陽(yáng)系早期行星系統(tǒng)的演化圖景。