產(chǎn)生月球的撞擊可以解釋為什么地球現(xiàn)在有生命

地球是如何在太陽系的巖石行星中孤零零的，成為生命的家園的呢？在所有這些寒冷的死氣沉沉中，我們的星球是如何變得溫暖、好客和維持生命的呢？

這些問題的答案是復(fù)雜和多方面的，其中部分答案來自宇宙化學(xué)，這是一個研究化學(xué)元素如何分布的跨學(xué)科領(lǐng)域。

太陽系是一個繁忙的地方，一切都在運動。45 億年前甚至更加混亂，行星仍在形成，行星和行星胚胎嗖嗖作響，相互碰撞。

不知何故，在所有這些混亂中，地球接收到的碳質(zhì)球粒隕石以及隨之而來的氨基酸和其他促進(jìn)生命的化學(xué)物質(zhì)。

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宇宙化學(xué)研究表明，地球質(zhì)量的 5% 到 10% 來自撞擊這顆年輕行星的碳質(zhì)球粒隕石。研究還表明，其中很大一部分來自 Theia 撞擊器，它創(chuàng)造了月亮.

為了更嚴(yán)格地測試這些想法，三名研究人員使用了太陽系形成的動力學(xué)模擬，看看他們是否可以復(fù)制它。

該研究的標(biāo)題為”地球上最后一個巨型撞擊器忒伊亞的動力學(xué)起源。“主要作者是葡萄牙里斯本天文臺天體物理學(xué)和空間科學(xué)研究所的 Duarte Branco。該研究將發(fā)表在期刊上伊卡洛斯.

宇宙化學(xué)中的關(guān)鍵區(qū)別之一是碳質(zhì)球粒隕石 （CC） 和非碳質(zhì)隕石 （NC） 之間的區(qū)別。它將太陽系的流星群分為兩組，并表明太陽系包含兩個不同的物質(zhì)庫。

CC 形成于離太陽更遠(yuǎn)的地方，可能在更遠(yuǎn)的地方木星，并攜帶更多的揮發(fā)物，如水和有機(jī)化合物。NC 包括鐵隕石之類的東西，并且含有較少的揮發(fā)物。

為了驗證 Theia 將 CC 和揮發(fā)物運送到地球的想法，研究人員對太陽系進(jìn)行了詳細(xì)的模擬。這些是對類地行星生長后期的 N 體模擬。

模擬始于太陽系氣盤分散后行星生長的后期階段。將有效固體質(zhì)量分為小行星和行星胚胎。

模擬包括作為 Jupiter 向內(nèi)分散的 CC 和土星仍在生長和積累物質(zhì)。由于行星胚胎和行星胚胎之間的大小差異，胚胎與類地行星相互作用并傳遞 CC 物質(zhì)的可能性更高。

研究人員運行了三種類型的模擬。他們第一次調(diào)用僅限小號并且僅包括小型 CC 天體或行星體。他們調(diào)用僅限大號并且僅包括大型 CC 天體、行星胚胎。第三個包括 CC 行星體和胚胎，稱為混合場景.

對于來自每個情景的 10 個模擬子集，它們包括了巨行星動力學(xué)不穩(wěn)定性的影響。這稱為”不錯的型號“，描述了巨行星如何從它們最初形成的地方移動它們的軌道。

目標(biāo)是確定 CC 和 NC 在太陽系中的分布方式，并了解地球如何最終比其他巖石行星擁有更多的 CC，尤其是火星.研究人員還想了解 Theia 撞擊是否可能導(dǎo)致地球輸送大量 CC 物質(zhì)。

一個明確的結(jié)果是，巨行星不穩(wěn)定的作用，特別是木星轉(zhuǎn)移到不同的軌道，對地球吸積 CC 物質(zhì)產(chǎn)生了顯著影響。

當(dāng)研究人員添加巨行星動力學(xué)不穩(wěn)定性時，事情看起來更加有趣。作者寫道：“巨行星的不穩(wěn)定極大地改變了系統(tǒng)的演化，導(dǎo)致了強(qiáng)烈的偏心率興奮脈沖，導(dǎo)致了一波碰撞和拋射。然而，系統(tǒng)的最終狀態(tài)并沒有太大變化。

模擬的一個關(guān)鍵部分涉及 Theia 撞擊器。先前的研究表明，Theia 可能是一個碳質(zhì)物體。如果這是真的，那么地球賦予生命的大部分宜居性可能是由那次碰撞造成的。

“在沒有巨行星不穩(wěn)定性的混合場景中，地球的最終撞擊器在超過一半的模擬中包括 CC 組件。在 38.5% 的模擬中，最終的撞擊器是純 CC 胚胎，而在另外 13.5% 的模擬中，撞擊器是之前吸積過 CC 胚胎的 NC 胚胎，“研究人員寫道。

總體而言，模擬描繪了一幅早期太陽系的圖景，其中有兩個不同的行星環(huán)。一個由巖石行星體和一個碳質(zhì)球粒隕石外環(huán)組成的內(nèi)環(huán)。

后來，隨著冰巨星向內(nèi)遷移，它們將 CC 物質(zhì)推入了太陽系內(nèi)部。其中一些被困在小行星帶，而質(zhì)量更大的行星優(yōu)先分散在巖石行星的軌道上。

作者解釋說：“類地行星的后期吸積涉及 NC 胚胎和小行星之間的一系列巨大撞擊，偶爾還會受到 CC 天體的影響。

這個場景解釋了關(guān)于太陽系的幾件事。它解釋了類地行星的質(zhì)量和軌道，以及小行星的軌道分布。它還與地球和火星的 CC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)相匹配，其中火星缺乏與地球相同濃度的 CC 物質(zhì)。

如果僅限小號模擬是正確的，其中 CC 材料僅以小行星的形式存在，火星和地球的 CC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)將大致相同。

研究人員著手證明，與其他研究一致，Theia 可能是地球最后一個大型撞擊器，并且它包含充足的 CC 物質(zhì)。他們似乎已經(jīng)成功了。

在模擬中，地球的最后一次巨大撞擊是與 Theia 一起發(fā)生的，該物體具有更高濃度的 CC 物質(zhì)，這有助于使地球宜居。這一結(jié)果與科學(xué)思維是一致的。

該研究表明，最后一次撞擊是在氣體擴(kuò)散后的 5 到 1.5 億年之后。其中很大一部分是在 20 到 7000 萬年之間。Theia 撞擊的時間存在不確定性，這些結(jié)果在這些范圍內(nèi)起作用。

模擬還支持其他結(jié)論，表明 CC 胚胎和行星體可能在地球的整個生長過程中被吸積，但集中在生長的后期階段。

作者寫道：“在這種情景的背景下，地球上最后一個巨型撞擊器在所有混合模擬中大約有一半包含 CC 分量。

“在大多數(shù)（38% 的模擬）中，Theia 是原始的 CC 胚胎，而在其余情況下，Theia 是之前吸積過 CC 胚胎的 NC 胚胎?！?/p>

研究還表明，木星在太陽系的結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了重要作用。它不僅截斷了小行星帶，而且通過將來自太陽系外層的 CC 物質(zhì)散射到巖石行星（尤其是地球）的路徑中，在確定類地行星的最終組成方面發(fā)揮了重要作用。

必須有一百萬個事物恰到好處，地球才能成為今天這個維持生命的世界。外面有其他世界的可能性有多大，就像它是未知的。對于系外行星來說，支持生命可能需要的不僅僅是位于宜居帶。

可能有大量令人眼花繚亂的變量必須正確進(jìn)行，包括外層巨行星遷移并將碳輸送到宜居帶的巖石世界。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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