科学家们对地球形成的方式和速度有一个有争议的理论

在 一项新研究发布 本周在《自然》杂志上，研究人员报告说地球仅用了 300 万年就形成了。 这明显快于之前将时间线推至 1 亿年的估计。

百万年，对于凡人来说，似乎并不快，但在天文尺度上，却是快得惊人。 在我们太阳系存在的 46 亿年中，300 万年只是一眨眼的功夫。 这相当于一天 24 小时中的不到一分钟。 （如果地球是经过数千万年形成的，那将相当于每天 5 到 15 分钟。）

“行星可以在短短几百万年内从婴儿期发展到地球和火星那么大，与之前认为的数亿年相比，这确实非常快，”该研究的第一作者艾萨克奥尼特说。 和博士学位哥本哈根大学的候选人。 “我们还可以预期，如果其他行星……通过相同的机制形成，生命所需的成分（例如水）必须存在于其他行星和其他系统上，因此其他地方存在水世界的可能性更高在银河中。”

作者断言，这种快速形成是通过一种称为胆结石增生的理论发生的。 根据共同作者和宇宙化学家马丁皮萨罗的说法，一般的想法是行星诞生于尘埃和气体盘中。 当它达到一定大小时，就会像吸尘器一样迅速吸住那些鹅卵石。 据信，其中一些鹅卵石结冰，可以为地球提供水源 鹅卵石雪. 这将导致我们星球的早期版本，称为原地球，大约是我们当前星球大小的一半。 （我们目前对地球的看法可能是在大约 1 亿年后的一次更大的撞击之后形成的，这也导致了我们月球的形成。）

然而，这种地球形成的砾石增生理论是有争议的。

科学家们一致认为，这一理论解释了我们太阳系中气态巨行星（如木星和土星）的形成——砾石的积累是巨行星在其行星盘消散之前足够快地生长的唯一途径。 但相对于它们的陆地对应物，它们存在争议。 其他的 他指出了问题 行星周围的鹅卵石是从哪里来的，或者为什么行星没有更大。

奥尼特说，最广为接受的理论是，像地球这样的类地行星是通过一系列越来越大的小行星碰撞形成的。 这个过程意味着地球的形成大约需要1亿年或更长时间。 在这种机制中，地球上存在水可能是幸运的，可能是由小行星或彗星输送的。

合著者马丁席勒说，他和他的同事们希望其他人重新思考类地行星是如何形成的。 “是的，当然，鹅卵石随处可见。当然，类地行星也会通过积累鹅卵石而生长，”哥本哈根大学的宇宙化学家席勒说。

皮萨罗补充说，这项研究提供了“最有力的证据”，证明类地行星是通过砾石的堆积形成的。

该团队通过观察来自 60 多颗陨石和近地行星体的硅同位素来确定地球形成的时间尺度，这些行星体代表了行星形成后留下的碎片。 硅是岩石的主要成分，也是地球的重要组成部分，类似于生命的碳。 因为它们在宇宙中非常丰富，所以它们很容易和普遍地产生，并且可以作为行星形成的良好追踪器。

通过分析不同年代样本中硅的成分，Onyett 说他们可以拼凑出地球形成前尘埃盘中发生的事情的时间线。 他们发现，随着样本老化，小行星的成分发生变化，逐渐形成地球积累的宇宙尘埃。

“这是非常有力的证据，表明这些尘埃在向内飘向太阳时也被卷走，”Onyet 说。 “它会被地球冲走，因为它正在积累。”

隆德大学的天文学家 Berger Schmitz 没有参与这项研究，他说这些发现“非常引人注目”，可能会改变我们对地球形成的看法。

“如果这些解释成立（我相信他们会成立），这代表了我们对地球形成理解的重大范式转变，”芝加哥菲尔德博物馆的研究员施密茨在一封电子邮件中写道。 范式转变总是伴随着巨大的惊喜……我们错了这么久！

他说，更重要的是，这些发现表明，我们的水行星并没有什么特别之处。 “它只是我们银河系中一颗非常普通的行星。这对于我们了解宇宙中高级生命形式的普遍程度非常重要。”

未参与这项研究的放射性同位素宇宙学家 François Tissot 说，这项新研究对许多行星材料中硅的同位素组成进行了有趣的分析。 但他不确定砂粒堆积是对硅数据趋势的最简单解释。 他说，需要进一步分析新的 Si 同位素数据如何适合或不适合其他模型。

尽管如此，加州理工学院的 Tissot 说：“这些令人兴奋的结果将为我们对地球形成的理解带来重大的新限制。” “这对社区来说是一个激动人心的时刻，也是向前迈出的不可否认的一步。”