哥本哈根大學恆星和行星形成中心(StarPlan)的研究為我們的星球的形成提供了一個新的時間表,通過測量選定的隕石中的鐵同位素,研究人員能夠推斷出原地球是在大約500萬年之內形成的。
在天文尺度上,這是相當快的,如果把太陽系46億年的存在時間估計為24小時,那麼新的研究表明,原地球是在大約90秒內形成的。以前的形成時間相當於24小時中的5到15分鐘,是基於地球形成的傳統理論,這表明越來越大的物體在數千萬年的時間裡會隨機碰撞。然而,發表在《科學進展》雜誌上的新研究,支援了一個更近期和更另類的理論,即行星是由宇宙塵埃的增加形成的。
這一理論的最新證據來自於對不同隕石中鐵同位素的“最精確測量”,地球的同位素組成只能與另一種隕石比較,即所謂的CI球粒隕石,組成它們的“脆弱塵埃”被描述為我們最好的“太陽系的整體組成”。如果地球的形成是一個隨機的過程,你只是把物體撞在一起,你永遠不可能將地球的鐵元素組成與一種隕石進行比較,你會得到所有東西的混合物。
這種隕石物質是CI球粒隕石,這一事實在考察原地球形成的時間尺度時也很重要。在太陽系的歷史上,類地行星的物質在類地行星形成區域內容易獲得的唯一時期是在原行星盤的生命期內。這段持續約500萬年的時間代表了類地球體的塵埃與氣體結合,然後被吸積到正在成長的太陽上,行星是由盤中的剩餘物質構成的。
然而,在類地球體塵埃被吸積到地球上之前,根據替代行星形成理論和地球同位素組成分析中材料的存在,研究人員推斷原始地球的核心一定已經形成。來自岩石行星的其他隕石,比如來自火星的,告訴研究人員,在地球形成之初的鐵同位素組成是不同的。他們認為,早期形成的鐵是從地幔輸送到地核的。在太陽系存在了幾十萬年後,原行星盤變得足夠冷,可以讓來自太陽系外圍的CI塵埃聚集(或“降雨”)到地球上。
這些增加的CI塵埃覆蓋了地幔中的鐵元素,只有在以前的大部分鐵元素已經被移到地核中去的情況下才有可能,這就是為什麼岩心形成一定發生在早期的原因。在這種情況下,比傳統的碰撞形成理論預測的時間要早得多。
該團隊對這種替代行星形成的證據可能意味著,宇宙中其它地方的其它行星也可能比預期的形成速度更快。當我們理解了我們自己的太陽系的這些行星形成機制,我們可能會對銀河系的其他行星系統做出類似的推論,包括在什麼時候以及多長時間會有水被吸進來。
如果早期行星吸積的理論是正確的,那麼水很可能只是像地球這樣的行星形成的副產品,這使得我們所知道的生命成分更有可能在宇宙的其他地方找到。