研究称地球物质完全源自内太阳系

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[苏黎世讯] 一项针对行星及陨石母体同位素特征的新研究显示,地球的构成物质几乎全部来自内太阳系,未发现来自外太阳系物质显著混入的证据。这一结果与此前认为地球由跨越太阳系不同区域物质混合形成的观点不一致。

苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)行星科学家Paolo Sossi博士表示:“我们的计算清楚表明:地球的构成材料来源于单一的物质储库。”

同为该校行星科学家的Dan Bower博士称,研究团队对结果感到意外:“我们发现,地球完全由内太阳系的物质组成,这些物质与任何现存陨石的组合都不同。”

使用多同位素体系与统计方法

在这项研究中,研究人员汇总并分析了来自陨石的十种不同同位素体系数据,并采用一种专门的统计方法进行处理。Sossi博士表示,这项工作“实际上是一次数据科学实验”,团队在地球化学领域引入了此前很少使用但“非常有力”的统计计算方法。

分析结果显示,地球由非碳质物质构成,未见此前推测的内、外太阳系物质储库之间存在明显交换的迹象。研究据此推断,地球是在一个相对静态的系统中逐步成长,通过吸积周围较小的近邻天体而形成。

研究还指出,这一结论意味着,大多数挥发性元素(包括水)在内太阳系中本就已经存在,而非主要由外太阳系天体后期输送而来。

木星或为物质分隔关键

科学界普遍认为,内、外太阳系存在两个截然不同的物质储库,这种分化与行星系统形成早期木星的快速增长和巨大体积有关。木星的引力被认为在环绕年轻太阳的原行星盘中开辟出一个间隙。

原行星盘是由气体和尘埃构成的巨大环状结构,被视为行星的诞生地。木星在盘中形成的间隙被认为在很大程度上阻止了外太阳系物质向内迁移。然而,这一道“屏障”的渗透程度此前一直不明确。

在最新研究中,Sossi和Bower通过同位素数据分析认为,几乎没有来自木星轨道以外的物质流入地球形成区。Bower表示:“我们的计算非常稳健,仅依赖数据本身,而非尚未完全理解的物理假设。”

与火星、灶神星成分相近

研究结果还显示,地球的物质组成与小行星带中的灶神星以及火星相似。研究人员据此推测,金星和水星可能也遵循同样的物质分布趋势。

Sossi指出:“基于我们的分析,我们在理论上可以预测这两颗行星的组成。”不过,他同时强调,目前尚无法对这一推测进行直接检验,因为科学界尚未获得来自水星和金星的岩石样本。

研究团队表示,这些发现为地球及其他类地行星的形成历史提供了新的线索。

相关成果已发表于《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志。论文题为《地球在内太阳系的均质聚积》(Earth’s homogeneous accretion in the inner Solar System),作者为P.A. Sossi和D.J. Bower,在线发表日期为2026年3月27日,DOI为10.1038/s41550-026-02824-7。


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