摘要：瑞士伯尔尼大学的最新研究颠覆了人们对地球生命起源的传统认知。科学家通过精密的同位素分析发现，地球在形成初期仅用300万年就完成了基本的化学构成，但这颗原始行星几乎不具备任何支持生命存在的条件。这项发表在《科学进展》期刊上的研究表明，正是后来与神秘天体忒亚的剧烈

信息来源：https://www.myscience.org/en/news/2025/no_collision_no_life_earth_probably_needed_supplies_from_space-2025-unibe

瑞士伯尔尼大学的最新研究颠覆了人们对地球生命起源的传统认知。科学家通过精密的同位素分析发现，地球在形成初期仅用300万年就完成了基本的化学构成，但这颗原始行星几乎不具备任何支持生命存在的条件。这项发表在《科学进展》期刊上的研究表明，正是后来与神秘天体忒亚的剧烈碰撞，才为地球带来了水和其他生命必需元素，最终使我们这颗蓝色星球成为宇宙中已知的唯一生命家园。

研究团队利用锰-53同位素衰变建立的高精度"宇宙时钟"，将地球早期演化的时间线精确到百万年级别，为理解太阳系形成初期的复杂过程提供了前所未有的洞察。这一发现不仅重新定义了地球宜居性的形成机制，更暗示着宇宙中生命友好环境的稀有性可能远超人们此前的想象。

原始地球的荒芜真相

太阳系早期形成阶段的艺术插图。当时，年轻的太阳（位于中心）被原行星盘（由旋转的气体和尘埃组成）包围。© ESO/L. Calçada

45.68亿年前太阳系诞生之初，年轻的太阳被由气体和尘埃构成的巨大原行星盘包围。在这个充满动荡的环境中，各种物质在引力作用下逐渐聚集形成行星。然而，太阳系内层区域的极端高温环境创造了一个严酷的化学分离过程：氢、碳、硫等生命必需的挥发性元素无法在高温下凝结，主要以气态形式存在，无法被正在形成的固体行星有效吸收。

伯尔尼大学地质科学研究所的研究团队通过分析陨石和地球岩石样本的同位素组成，重建了这一关键时期的化学演化过程。他们的发现令人震惊：原始地球本质上是一颗完全干燥的岩石行星，几乎不含任何水分或有机化合物。这种贫乏的化学组成在太阳系形成后仅300万年内就已经固定下来，远比科学家此前预期的要快。

研究的第一作者Pascal Kruttasch博士解释说，这种快速的化学分异过程反映了早期太阳系中物质聚集的剧烈程度。在如此短的时间内，地球的基本化学特征就已经确定，这意味着任何后续的重大化学变化都必须通过外部因素来实现。

精密时钟揭示宇宙历史

这项研究的核心技术突破在于使用锰-53同位素衰变作为高精度的"宇宙时钟"。锰-53是早期太阳系中存在的一种放射性同位素，会衰变为铬-53，半衰期约为380万年。通过测量岩石样本中这两种同位素的比例，科学家能够确定样本的精确年龄，误差控制在百万年以内。

这种方法的应用需要极其精密的实验设备和分析技术。伯尔尼大学拥有世界领先的地外物质分析实验室，能够处理极其微量的样本并获得高精度的同位素数据。共同作者Klaus Mezger教授强调，这种分析能力的获得需要数十年的技术积累和基础设施建设。

通过对比不同类型陨石和地球岩石的同位素特征，研究团队能够追踪地球形成过程中不同阶段的化学演化。这种方法不仅揭示了地球早期历史的时间线，还为理解其他行星的形成过程提供了重要参考。

忒亚碰撞：生命的转折点

研究结果强烈支持了一个革命性的假设：地球的宜居性主要归功于与一颗名为忒亚的原行星的剧烈碰撞。根据目前最广泛接受的理论，忒亚形成于太阳系的外层区域，那里的低温环境允许水冰和其他挥发性物质凝结并被天体吸收。

大约45亿年前，这颗火星大小的天体与早期地球发生了灾难性的碰撞。这次撞击不仅导致了月球的形成，更重要的是，它为地球带来了大量的水和其他生命必需元素。碰撞产生的巨大能量重新塑造了地球的化学组成，创造了支持生命存在的基本条件。

Kruttasch博士指出，如果没有这次偶然的碰撞事件，地球可能永远只是一颗干燥贫瘠的岩石行星。这一发现的深刻含义在于，它揭示了地球宜居性的偶然性质：我们星球上的生命并非自然演化的必然结果，而是宇宙中一系列巧合事件的产物。

宇宙生命的稀有性重新评估

这项研究对寻找外星生命的努力具有重要意义。如果地球的宜居性确实依赖于如此特殊的碰撞事件，那么宇宙中类似的宜居行星可能比科学家此前估计的要稀少得多。这为著名的费米悖论提供了新的解释角度：为什么在如此浩瀚的宇宙中，我们至今没有发现任何外星文明的迹象。

当前的系外行星搜索项目主要关注位于恒星宜居带内的岩石行星，但这项研究表明，仅仅位于合适的距离是不够的。一颗行星还需要经历类似忒亚碰撞这样的特殊事件，才能获得支持生命的化学条件。这大大降低了任何给定行星系统中出现宜居行星的概率。

然而，这一发现也为系外行星研究提供了新的观测目标。科学家可以寻找那些显示出经历过大型撞击事件的行星系统，这些系统可能更有希望孕育生命。随着詹姆斯·韦伯太空望远镜等新一代观测设备的投入使用，详细分析系外行星大气成分和表面特征成为可能，这将有助于验证这一理论。

太阳系演化的新视角

这项研究还为理解整个太阳系的早期演化提供了新的框架。通过精确测定地球化学分异的时间，科学家能够更好地理解其他行星的形成过程。火星、金星等邻近行星是否也经历了类似的化学演化过程？它们是否也曾有机会通过撞击事件获得宜居条件？

研究结果表明，太阳系内层行星的初始条件可能都相当相似：干燥、贫乏、不宜生命存在。这意味着任何行星的宜居性发展都需要特殊的后续事件。火星曾经拥有较为温暖湿润的环境，这可能也与早期的撞击事件有关。金星则可能因为距离太阳过近，即使获得了水分也很快失去了。

这种新的理解框架将指导未来的行星科学研究。科学家需要更仔细地研究每颗行星的撞击历史，以理解它们各自独特的演化路径。这不仅有助于解释当前观察到的行星特征，还能为预测其他恒星系统中行星的可能演化提供依据。

未来研究方向

虽然这项研究在理解地球早期历史方面取得了重大突破，但仍有许多问题有待解答。研究团队计划下一步详细研究忒亚碰撞事件的具体过程，包括碰撞的角度、速度和时间等参数。这些信息对于完全理解地球-月球系统的形成至关重要。

科学家还需要建立更精确的数值模型来模拟这次碰撞及其后果。这些模型不仅要能够解释地球和月球的物理特征，还要准确预测它们的化学和同位素组成。只有当模型能够完美匹配观测数据时，我们才能确信已经正确理解了这一关键事件。

此外，研究团队还计划扩大样本范围，分析更多不同类型的陨石和地球岩石，以获得更全面的地球早期化学演化图景。随着新的分析技术不断发展，科学家有望获得更高精度的年代学数据，进一步完善我们对太阳系早期历史的理解。

来源：人工智能学家