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只有浩瀚无烟的知识，没有不爱科研的学姐。最近，学姐在《行星科学》PLANETARY SCIENCE上发现了一个有趣的最新研究，科学家们说，新的研究表明，让地球上出现生命起源的许多物质，是在数十亿年前，我们的星球与火星大小的物体发生灾难性碰撞之后才出现的——而且很可能是产生月球的那次碰撞。
为了使生命在一个死去的星球上出现，需要各种化合物或挥发性元素，包括碳、氮和硫。传统观点认为，地球的挥发性元素是通过古代陨石的持续轰击而到达的。今天发表在《科学进步》杂志上的新研究提出了一种替代的传递机制：大约在44亿年前，地球和火星大小的物体发生灾难性碰撞，有时被称为“泰西亚（theia）”。
根据最新的论文，这种假设的碰撞，在我们的星球还在形成的时候就会发生，在我们的婴儿星球上播下了生命所需要的挥发性元素。 此外，这项新研究的主要作者，来自莱斯大学的Damanveer S. Grewal和Rajdeep Dasgupta说，形成月球的是同一个行星对行星的碰撞。
对于许多天文学家、地质学家和天体生物学家来说，地球的挥发物到达原始陨石背面的想法从来都不是完全令人满意的。我们的行星，以及太阳系内部的其他岩石行星，自然没有挥发作用。地球挥发物的同位素特征正好与碳质球粒陨石中的相似，通常被认为是向地球传播挥发物的陨石。
问题是，在地球的硅酸盐、曼特尔、地壳、海洋和大气中，挥发性元素的比例，如碳与氮、水与碳的比例，与在球粒陨石中观察到的情况不一致，导致所谓的“同位素危机”和对陨石播种理论的怀疑。这项新的研究很有趣，因为它提供了一个解决这个问题的方法——但是作者们没有引用过多的小陨石撞击，而是提出了地球和一个古老行星之间的一次单一的、巨大的碰撞。
这种说法的依据来自于一项实验，在实验中研究人员试图模仿实验室中这种撞击的情况。这个研究包括高压和温度实验，以及从这些实验中获得的信息所提供的计算机模拟。
通过这一建模工作，研究人员试图确定撞击行星的大小和化学成分，以了解它的硅酸盐储集层是如何与地球混合的，从而传递出各种生命必需的元素。 2016年，达斯古普塔与人合著了一篇类似的论文，展示了如何用与另一个行星的巨大碰撞来解释我们星球硅酸盐中的碳和硫的含量或分馏。新的实验是不同的，它调查了三个生命必需的挥发性元素——碳、氮和硫——在涉及两个年轻的岩石行星的灾难性撞击之后的命运，除了提供假设撞击器的大小。
达斯古普塔告诉吉兹莫多说：“不幸的是，仅靠碳和硫无法解决地球上挥发物的来源问题。”他解释说，如果没有氮，地球的碳和硫也可能来自原始的陨石，因为硅酸盐地球的碳与硫的比例与球粒陨石相似。他说：“我们目前的研究表明，当我们把碳、氮和硫放在一起考虑时，最有可能的解决办法是通过巨大的撞击或将原地球与火星大小的行星合并。”
为了模拟这种所谓的行星撞击的条件，达斯古普塔和他的同事们，在地球的发育阶段对被认为存在于地球内部的物质进行了加热和加压。这是为了复制，至少在微观上，地球深度在40至120公里（25至75英里）之间的条件。
这些材料，包括硅酸盐和铁镍合金，然后与硫，碳和氮混合，代表的化学贡献的胚胎火星大小的星球。研究人员仔细观察了这些材料的行为，同时调整了一些变量。结果表明，碳与富含氮和硫的合金混合的金属铁结合的可能性较小。同时，氮不受硫的影响。
他们发现，当系统中有大量的硫时，碳元素的表现与氮不同，不像模拟的行星核心那样容易进入金属，James Day是斯克里普斯海洋学研究所的教授，没有参与这项新研究，他告诉吉兹莫多说：“这些元素的比例可以与现代地球的这些元素的比例相匹配。”
研究人员还发现，月球上的火山玻璃和地球的大量硅酸盐（围绕着地核的物质）具有相似的同位素特征，指向一个共同的起源。研究人员认为，最可能的解释是，火星大小的行星受到了巨大的撞击，碰撞不仅产生了我们星球上大部分的碳、氮和硫，而且还产生了月球。
Day将这项新研究描述为“thorough”，称作者是“了解行星过程的实验专家”，在他看来，“这才是这篇论文真正的主题。”事实上，这项研究几乎完全基于实验证据和建模，需要作者做出几个假设。 例如，Day解释说，形成地球的材料可能与研究中使用的材料并不完全相同。
根据新的论文，至少在与月球形成的撞击物碰撞之前，原生硅酸盐外壳在碳、硫和氮方面都很贫乏。然而在现实中，“在月球形成之前，这些元素在地幔中的丰富程度是未知的，”他说。
此外，研究人员提出的设想“似乎假定行星胚胎富含硫的金属核心落入地球核心，而不会与硅酸盐外壳发生相互作用，”他说。
此外，“许多模拟表明，情况不一定如此，因此，这可能过于简化。”至于将月球火山玻璃中的氮和氢与地球的组成进行比较，然后得出一个共同的起源，白天同样是不确定的。
戴德告诉吉兹莫多：“月球上的火山碎屑镜本身就是复杂的火山岩，这些样品中氢和氮含量的成因仍有争议。”此外，在将形成月球的影响与氮、碳和硫的富集联系起来时，一些研究认为地球-月球形成撞击物可能比火星大小的物体小或大，而不违反地球化学限制。
最终，戴德说，这份新论文对于了解相对较小的行星胚胎大小中的碳、硫和氮的行为很有用，对于了解这些挥发物在火星内部的行为也很重要。
学姐始终相信任何伟大科学的进步都是经过这样不断的探究、讨论甚至是试错再探究，反复发实验过程而证实的。而诸如上文中提到的这样的科学发现，总是不禁让我们去思考：生命究竟从何而来；世界万物的运行又遵循着怎样的轨道；在地球上不为人知的地方，究竟还有哪些不为人知的奥秘等着我们这一代人去发现...
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