行星“大沖撞”加速地球膨大聚集原始能量 _海底

【行星“大沖撞”加速地球膨大聚集原始能量】距今28億年的科馬提巖熔巖流凝固于海底細節圖

科馬提巖巖片段的光學顯微照片顯示了地球深處擠壓痕跡
美國馬里蘭大學地球化學研究小組發現，當地球處于體積比如今小得多的時期，就形成了部分地幔結構（地核外層液態金屬與巖石層之間的部分），早期地幔形成時期的地球（空間）環境是相當惡劣的，包括與一顆大小接近行星的天體相碰撞，科學家認為這次“大沖撞”中誕生了月球。
根據馬里蘭大學地質學家理查德·沃克（Richard Walker）教授介紹：之前有研究表明，地球的體積是在不斷碰撞中增大的，這個過程可長達數千萬年。而馬里蘭大學科學家的研究結果認為地球部分地幔形成于太陽系演化期，時間范圍在1000萬至2000萬年內，且部分太陽系的部分行星也形成于該時期的早些時候，至少在28億年前仍然在地幔中保留著早期形成階段的結構信息。
科學家普遍認為原始地球內部的能量與一次“大碰撞”有關，當地球與一顆火星大小的天體相撞時，部分質量在巨大的沖擊力作用下與地球混合，甚至完全融化于地核中。如果這個假設是正確的，那么在隨后的十多億年內的火山噴發將會把被融合的物質轉移到地表上，早期地幔勻質化過程也會把殘留的碰撞星球物質廣泛分布于地球形成的歷史時期中。馬里蘭大學研究小組檢查了產生于太古代時期的超基性火山巖，大約從地球形成至原核生物出現時期（45億至25億年前），該巖也被稱為科馬提巖。
圖片顯示了科馬提巖片段的光學顯微照片，特殊的三齒稃紋理是熔巖在地殼深處被擠壓的證據。科學家發現來自俄羅斯的28億年前火山巖中的金屬元素鎢與大多數巖石不同，具有不同類型的組成成分，甚至不同于白熾燈的鎢絲，是一種特別的鎢同位素。科學家認為這塊特別的巖石可能產生于原始地球時期，長期保留著早期地幔演化的物質，當時地球的質量僅為現在的一半左右。此項研究的相關結論已經發表在《科學》雜志上。
與其他化學元素一樣，鎢元素也有不同的同位素形式。所有的同位素都具有相同的電子和質子數，但中子數卻是不同的。因此元素的同位素具有相同的化學特性，只是在質量和原子核性質上存在不同。通過放射性衰變，一些不穩定的同位素會自發地發生轉變，并具有一定的速率常數。科學家可以使用某些放射性同位素來確定地球內部發生的物化演變，以及確定巖石的年齡。研究小組對鎢的一種同位素表現出濃厚的興趣，它便是鎢182（W-182），是鎢的同位素之一，之所以對它感興趣是因為該元素可由鉿-182通過放射性衰變產生。
馬里蘭大學研究小組進一步發現，放射性同位素鉿-182是地球還處于原始時期時太陽系形成的標志性元素，在今天的地質年代上并不會產生。事實上，鉿-182轉變成鎢-182的半衰期為900萬年。鎢182豐度變化與其他同位素之間的相關性可追溯到太陽系歷史的早期階段。在俄羅斯發現的科馬提巖比其他巖石含有更多的鎢-182，同位素鎢的含量出現差異性需要地球在原始時期形成時，液態金屬地核、硅酸鹽地幔以及地殼在最初的6000萬年內各自分離成型，也就是說太陽系在大約45.7億年前開始形成后，地球的演化也會隨之開始。
當然，該理論本身并不是一個新發現，科學家所關注的是地球的演化增大過程中，部分區域出現了不尋常的化學特征，進而導致了鎢-182的富集。在地球與火星大小的天體碰撞發生后，這些不尋常的區域參與了月球的形成過程，殘留在地球上的鎢-182熔化至地幔中，直到28億年前火山噴發時轉移到地球表面，進而被今天的我們所發現。這項發現的深遠意義是可以揭示地球是如何形成的，液態金屬核心、地幔和地殼是如何各自分離成型的以及地幔的動力學變化。

騰訊科技訊（Everett/編譯）

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