地球水源之謎：新隕石證據揭示生命起源關鍵

一項由羅格斯大學新布朗斯威克分校科學家領導的研究團隊發現，地球上的水源比以往認為的更晚出現。這項發現對於理解地球生命首次出現的時間具有重要意義。研究發表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》期刊上，提供了水源在地球從塵埃和氣體演化的最後階段被輸送的證據，這一過程地質學家稱之為「晚期吸積」。

科學家們試圖瞭解生命所需的構成材料何時出現，以便理解生命如何及何時開始。根據目前的科學理解，啟動生命至少需要三個必要成分：水、能量和有機化學物質的混合物，即CHNOPS（碳、氫、氮、氧、磷和硫的科學簡稱）。

羅格斯大學藝術與科學學院地球與行星科學系副教授、該研究的主要作者凱瑟琳·伯明翰表示，水源何時被輸送到地球是行星科學中的一個主要未解之謎。如果我們知道答案，就能更好地確定生命發展的時間和方式。

伯明翰是一位宇宙地球化學家，專門研究太陽系物質的化學組成，特別關注太陽系及其岩石行星的起源和演化，透過分析地球岩石和隕石等外星物質來進行研究。

研究團隊使用熱電離質譜法和他們開發的新分析方法，研究了元素鉬的同位素。同位素是同一元素的不同形式，具有相同的質子數但不同的中子數，這使得它們具有相同的化學性質但不同的原子質量。

地球岩石的鉬同位素組成為我們提供了一個特殊的視窗，瞭解地球最終核心形成時發生的事件，即地球最後10%到20%的物質被組裝的時期。伯明翰表示，這一時期被認為與月球的形成時間相吻合。

他們從史密森尼學會國家自然歷史博物館獲得的隕石樣本中提取了鉬。科學界將隕石分為兩大類：第一類CC，其構成元素表明隕石形成於外太陽系，推測較為潮濕；第二類NC，其特徵表明隕石形成於內太陽系，推測較為乾燥。這項研究專注於屬於NC組的樣本。

他們將這些隕石的鉬同位素組成與來自格陵蘭、南非、加拿大、美國和日本的地球岩石進行了比較。這些岩石中的鉬通常被認為是在月球形成時被新增到地球上的，這正是研究團隊想要尋找水源起源的時期。

伯明翰表示，一旦我們收集了不同的樣本並測量了它們的同位素組成，我們就將隕石的標記與岩石的標記進行比較，看看是否有相似性或差異性。從那裡，我們得出了推論。

分析顯示，他們研究的地球岩石與來自內太陽系的隕石（NC）更為相似，而不是來自外太陽系的隕石（CC）。伯明翰說，我們必須弄清楚地球的建築塊——塵埃和氣體——來自太陽系的哪個部分，以及大約何時發生。這是理解生命開始的舞臺何時設定所需的資訊。

由於他們研究的地球岩石的化學組成與推測的內太陽系（NC）隕石相匹配，科學家們得出結論，地球在月球形成事件中獲得的水源並不像以前認為的那樣多。伯明翰表示，這一發現非常重要，因為一個流行的水源輸送理論認為，地球上的大量水源是在月球形成時新增的。

然而，這項研究表明，大量的水源可能並未在這一增長時期到來。相反，資料支援解釋，水源是在月球形成後，在地球形成的最後階段以小部分輸送到地球的。

伯明翰說，我們的研究結果表明，月球形成事件並不是水源的主要供應者，與之前的想法不同。然而，這些發現允許在最終核心形成後，在所謂的「晚期吸積」期間新增少量的水。

參考文獻：K.R. Bermingham, H.A. Tornabene, R.J. Walker, L.V. Godfrey, B.S. Meyer, P. Piccoli 和 S.J. Mojzsis 的《地球晚期吸積的非碳質性質》，2024年11月5日，《Geochimica et Cosmochimica Acta》。DOI: 10.1016/j.gca.2024.11.005

該研究由美國國家科學基金會和NASA天體生物學研究所資助。其他羅格斯大學的研究作者包括地球與行星科學系的助理研究教授琳達·戈弗雷和實驗室研究員霍普·託內貝內。