产生月球的撞击可以解释为什么地球现在有生命

地球是如何在太阳系的岩石行星中孤零零的，成为生命的家园的呢？在所有这些寒冷的死气沉沉中，我们的星球是如何变得温暖、好客和维持生命的呢？

这些问题的答案是复杂和多方面的，其中部分答案来自宇宙化学，这是一个研究化学元素如何分布的跨学科领域。

太阳系是一个繁忙的地方，一切都在运动。45 亿年前甚至更加混乱，行星仍在形成，行星和行星胚胎嗖嗖作响，相互碰撞。

不知何故，在所有这些混乱中，地球接收到的碳质球粒陨石以及随之而来的氨基酸和其他促进生命的化学物质。

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宇宙化学研究表明，地球质量的 5% 到 10% 来自撞击这颗年轻行星的碳质球粒陨石。研究还表明，其中很大一部分来自 Theia 撞击器，它创造了月亮.

为了更严格地测试这些想法，三名研究人员使用了太阳系形成的动力学模拟，看看他们是否可以复制它。

该研究的标题为”地球上最后一个巨型撞击器忒伊亚的动力学起源。“主要作者是葡萄牙里斯本天文台天体物理学和空间科学研究所的 Duarte Branco。该研究将发表在期刊上伊卡洛斯.

宇宙化学中的关键区别之一是碳质球粒陨石 （CC） 和非碳质陨石 （NC） 之间的区别。它将太阳系的流星群分为两组，并表明太阳系包含两个不同的物质库。

CC 形成于离太阳更远的地方，可能在更远的地方木星，并携带更多的挥发物，如水和有机化合物。NC 包括铁陨石之类的东西，并且含有较少的挥发物。

为了验证 Theia 将 CC 和挥发物运送到地球的想法，研究人员对太阳系进行了详细的模拟。这些是对类地行星生长后期的 N 体模拟。

模拟始于太阳系气盘分散后行星生长的后期阶段。将有效固体质量分为小行星和行星胚胎。

模拟包括作为 Jupiter 向内分散的 CC 和土星仍在生长和积累物质。由于行星胚胎和行星胚胎之间的大小差异，胚胎与类地行星相互作用并传递 CC 物质的可能性更高。

研究人员运行了三种类型的模拟。他们第一次调用仅限小号并且仅包括小型 CC 天体或行星体。他们调用仅限大号并且仅包括大型 CC 天体、行星胚胎。第三个包括 CC 行星体和胚胎，称为混合场景.

对于来自每个情景的 10 个模拟子集，它们包括了巨行星动力学不稳定性的影响。这称为”不错的型号“，描述了巨行星如何从它们最初形成的地方移动它们的轨道。

目标是确定 CC 和 NC 在太阳系中的分布方式，并了解地球如何最终比其他岩石行星拥有更多的 CC，尤其是火星.研究人员还想了解 Theia 撞击是否可能导致地球输送大量 CC 物质。

一个明确的结果是，巨行星不稳定的作用，特别是木星转移到不同的轨道，对地球吸积 CC 物质产生了显着影响。

当研究人员添加巨行星动力学不稳定性时，事情看起来更加有趣。作者写道：“巨行星的不稳定极大地改变了系统的演化，导致了强烈的偏心率兴奋脉冲，导致了一波碰撞和抛射。然而，系统的最终状态并没有太大变化。

模拟的一个关键部分涉及 Theia 撞击器。先前的研究表明，Theia 可能是一个碳质物体。如果这是真的，那么地球赋予生命的大部分宜居性可能是由那次碰撞造成的。

“在没有巨行星不稳定性的混合场景中，地球的最终撞击器在超过一半的模拟中包括 CC 组件。在 38.5% 的模拟中，最终的撞击器是纯 CC 胚胎，而在另外 13.5% 的模拟中，撞击器是之前吸积过 CC 胚胎的 NC 胚胎，“研究人员写道。

总体而言，模拟描绘了一幅早期太阳系的图景，其中有两个不同的行星环。一个由岩石行星体和一个碳质球粒陨石外环组成的内环。

后来，随着冰巨星向内迁移，它们将 CC 物质推入了太阳系内部。其中一些被困在小行星带，而质量更大的行星优先分散在岩石行星的轨道上。

作者解释说：“类地行星的后期吸积涉及 NC 胚胎和小行星之间的一系列巨大撞击，偶尔还会受到 CC 天体的影响。

这个场景解释了关于太阳系的几件事。它解释了类地行星的质量和轨道，以及小行星的轨道分布。它还与地球和火星的 CC 质量分数相匹配，其中火星缺乏与地球相同浓度的 CC 物质。

如果仅限小号模拟是正确的，其中 CC 材料仅以小行星的形式存在，火星和地球的 CC 质量分数将大致相同。

研究人员着手证明，与其他研究一致，Theia 可能是地球最后一个大型撞击器，并且它包含充足的 CC 物质。他们似乎已经成功了。

在模拟中，地球的最后一次巨大撞击是与 Theia 一起发生的，该物体具有更高浓度的 CC 物质，这有助于使地球宜居。这一结果与科学思维是一致的。

该研究表明，最后一次撞击是在气体扩散后的 5 到 1.5 亿年之后。其中很大一部分是在 20 到 7000 万年之间。Theia 撞击的时间存在不确定性，这些结果在这些范围内起作用。

模拟还支持其他结论，表明 CC 胚胎和行星体可能在地球的整个生长过程中被吸积，但集中在生长的后期阶段。

作者写道：“在这种情景的背景下，地球上最后一个巨型撞击器在所有混合模拟中大约有一半包含 CC 分量。

“在大多数（38% 的模拟）中，Theia 是原始的 CC 胚胎，而在其余情况下，Theia 是之前吸积过 CC 胚胎的 NC 胚胎。”

研究还表明，木星在太阳系的结构中发挥了重要作用。它不仅截断了小行星带，而且通过将来自太阳系外层的 CC 物质散射到岩石行星（尤其是地球）的路径中，在确定类地行星的最终组成方面发挥了重要作用。

必须有一百万个事物恰到好处，地球才能成为今天这个维持生命的世界。外面有其他世界的可能性有多大，就像它是未知的。对于系外行星来说，支持生命可能需要的不仅仅是位于宜居带。

可能有大量令人眼花缭乱的变量必须正确进行，包括外层巨行星迁移并将碳输送到宜居带的岩石世界。

本文最初由今日宇宙.阅读原创文章.

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