包括一名印度裔研究人员在内的科学家表示,地球上几乎所有赋予生命的碳都可能来自大约44亿年前地球和一颗类似水星的胚胎行星之间的碰撞。
莱斯大学的岩石学家Rajdeep Dasgupta说:“挑战在于解释残留在地球地幔部分核心之外的挥发性元素如碳的起源。”达斯古普塔的实验室专门重现地球和其他岩石行星内部深处存在的高压和高温条件。他的团队在液压机中挤压岩石,这种液压机可以模拟地球表面以下250英里或水星等较小行星的核幔边界的条件。
达斯古普塔解释说:“甚至在这篇论文之前,我们已经发表了几项研究,这些研究表明,即使碳在行星大部分熔化时没有蒸发到太空中,它也会最终进入我们行星的金属核心,因为那里的富铁合金对碳有很强的亲和力。”达斯古普塔与赖斯博士后研究员袁立和其他同事共同撰写了这项研究。
“一个流行的想法是,在地核形成后,碳、硫、氮和氢等挥发性元素被添加进来,”李说,他现在是中国科学院广州地球化学研究所的工作人员。“太阳系形成约1亿年后,任何以陨石和彗星的形式落到地球上的元素都可以避免覆盖地球的岩浆海洋的酷热,”李指出。
地球的核心主要是铁,约占地球质量的三分之一。地幔、大气和地壳不断交换元素,包括生命所需的挥发性元素。实验表明,如果核中的铁合金富含硅或硫,碳可以从核中排除--并被归入硅酸盐地幔。
“关键数据揭示了类地行星金属和硅酸盐部分之间碳的分配是如何随着温度、压力和硫或硅含量等变量的变化而变化的,”李说。
达斯古普塔补充说:“解释碳硫比和碳丰度的一种情况是,像水星这样的胚胎行星,已经形成了一个富硅的核心,与地球相撞并被地球吸收。”作者在发表在《自然地球科学》杂志上的论文中指出,因为它是一个巨大的天体,动力学可能以一种方式工作,即行星的核心将直接进入我们星球的核心,富含碳的地幔将与地球的地幔混合。
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