形成原始地球要多久?

   哥本哈根大学恒星与行星形成研究中心的一项新研究显示,地球的先驱——原始地球是在大约500万年的时间里形成的。从天文学的尺度上看,这是非常快的。

   如果将太阳系46亿年的存在时间比作24小时,新研究的结果意味着,原始地球是在相当于大约一分半钟的时间里形成的。

   由此,恒星与行星形成研究中心的研究结果同传统理论相背离。传统理论认为,原始地球是由巨大的行星星体经由数千万年的随机碰撞而形成的,这个时间跨度相当于前而提到的24小时中的5-15分钟。

   新的研究结果支持一个较近时期提出的不同于传统理论的替代理论。这个理论认为行星是由于宇宙尘埃的积聚而形成的。该研究的第一作者、助理教授马丁·席勒解释说:“另一种想法是,我们基本上始于尘埃。毫米级大小的物体像雨点一样洒落在不断成长的星体上,行星一下子就形成了。”

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   他说:“对我们太阳系而言,地球快速形成的意义是很有趣的。评估行星有多大可能形成于银河系的其他地方也很有趣。”

   通过研究不同陨石中金属元素的同位素混合物,研究人员发现,只有一种类型的陨石材料有着同地球类似的成分,这就是所谓的CI球粒陨石。

   研究人员说,这种陨石中的尘埃同太阳系自身的总体构成最财等。这种尘埃和气体经由一个星周盘传输到成长中的太阳身上。

   这个过程持续了大约500万年。太阳系的行星就是由这个盘子里的材料制造出来的。现在,研究人员估计原始地球的铁核在这个时期也已经形成了。这是通过将早期积聚的铁从地幔中移出实现的。

   其他陨石,如来自火星的陨石告诉我们,开始的时候,帮助形成地球的材料的铁同位素构成是不同的。太阳系经过最初的数十万年后,它的温度降得足够低,于是,位于该系统较远地区的未经处理的CI尘埃得以进入原始地球的积聚区。

   席勒解释说:“新添加的CI尘埃‘叠印’在地球地幔的铁成分之上。这只有在大部分先前的铁已经被移动到地核内才有可能。所以地核必然很早就形成了。”

   他又说:“如果地球的形成是各种天体相撞的随机过程,那就不可能将地球的铁构成仅同一种陨石相比较。你会得到各种东西的混合物。”

   基于行星由宇宙尘埃积聚形成这一理论的证据,研究人员认为,宇宙的其他地方可能会出现同样的过程。

   这意味着,对于其他行星来说,相比仅仅由太空中的天体随机碰撞而形成这一过程,它们真正的形成过程可能要快得多。

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凤凰周刊