据美国趣味科学网站10月21日报道，突破性新研究揭示，在45亿年前地球形成之前就存在的、被熔岩覆盖的“原始行星”碎片，完好无损地在古岩石中保留至今。

根据英国《自然-地球科学》杂志10月14日发表的一份研究报告，这些碎片含有独特的钾元素特征，这在迄今科学家检测过的所有岩石或陨石中均未发现。理论上，这些特征应该在形成月球的大撞击中消失，但现在似乎仍有少量碎片在那场灾难性事件中留存下来，并经受住了时间的考验。

报告合著者、麻省理工学院地球和行星科学助理教授妮科尔·尼在一份声明中说：“这可能是我们首次获得‘原始地球’物质被保存下来的直接证据。这令人惊叹，因为我们原本预期这种极其早期的特征会在地球演化过程中被逐渐抹去。”

“原始地球”是早期太阳系中由宇宙尘埃和陨石形成的炽热熔岩球。但在形成一亿年后，我们的早期星球遭受了灾难性撞击，与一颗火星大小、名为“忒伊亚”的行星相撞。这次撞击非常剧烈，不仅彻底打乱了“原始地球”的内部结构，还从地球前身上炸出一块碎片，最终形成了月球。

忒伊亚还为“原始地球”带来了大量新物质，不可逆地改变了地球前身的化学成分，使其逐渐演变成类似今天这样的行星。亿万年间，板块构造开始出现，物质被反复再循环至地球内部。因此科学家曾认为，不可能在现代岩石中发现“原始地球”的完整碎片。

英国布里斯托尔大学计算行星科学家和天体物理学家菲利普·卡特对趣味科学网站记者说，研究人员此前曾发现过具备钌元素相关异常化学特征的岩石，这些特征可能早于导致月球形成的撞击事件，但同样可能源自碰撞后，因此无法提供确凿证据。

另一方面，并未参与这项研究的卡特补充说，新发现的钾元素特征是迄今为止“原始地球”碎片仍然存在的最确凿证据。他说：“最合理的解释是，这些物质在撞击事件前就已存在并存留至今。”

与地球上的其他物质相比，新发现的特征表现为钾元素同位素比例的微妙失衡。自然界存在三种钾同位素：钾-39、钾-40和钾-41，它们质子数相同但中子数各异，因此具有不同的原子质量。钾-39和钾-41在(古)地球岩石中占主导地位，而钾-40仅以微量形式存在。

这项新研究的作者们在先前工作中发现，记录太阳系长期演变的陨石中含有异常数量的钾-40同位素。这一发现暗示着钾同位素异常可能标志着存在现代地球形成前的物质。

为了这项新研究，尼及其同事从先前曾发现异常钌元素特征的几处地点的地面岩层中采集了古岩石样本，包括格陵兰、加拿大和夏威夷。为寻找潜在的钾同位素异常情况，研究人员将岩石研磨成粉并用酸溶解，随后分离出样品中的钾元素，并利用质谱仪测定不同钾同位素的比例。

研究人员发现，这些岩石的钾-40含量低于地球上的其他物质。为了验证这种钾同位素异常是否可追溯至“原始地球”时期，研究团队进行了计算机模拟：利用落到地球上所有已知陨石的数据，模拟亿万年来这些撞击事件以及导致月球形成的撞击事件，探查它们是如何通过带来新物质以改变地球组成的。

模拟结果显示，尤其是与忒伊亚的撞击给地球带来了大量钾-40，从而解释了如今岩石中钾-40含量较高的原因。

在古岩石中发现的钾元素特征，与尼及其同事早前在陨石中发现的钾元素特征截然不同，因此在导致月球形成的撞击后，陨石不太可能塑造了地球当前的钾元素含量。卡特指出：“这实际上说明，‘原始地球‘的形成物质与现存所有陨石在同位素组成上存在差异。”

卡特指出，导致月球形成的撞击是已知唯一能显著增加地球岩石钾-40含量的事件。他说，这意味着来自格陵兰、加拿大和夏威夷并缺乏钾-40的这些岩石的存在早于该撞击，可追溯到“原始地球”时期。（编译/卢荻）