形成月球的碰撞可能带来了生命的基石

月球的起源和地球生命的起源可能比我们想象的更加紧密相关。周三发表在《科学进展》上的一项新研究表明，44 亿年前与地球相撞并形成月球的宇宙碎片也为生命进化提供了最基本的元素。

“人类最大的问题之一是，我们在宇宙中是否孤独，”莱斯大学地球、环境和行星科学教授、新研究的合著者拉杰迪普·达斯古普塔 (Rajdeep Dasgupta) 表示。“要创造我们所知的生命，就需要关键的化学成分。”氢和氧是最明显的元素，因为它们可以结合在一起形成水，但其他生命必需元素包括碳、氮和硫。

人们从未真正理解过这些元素是如何在地球上起源的，但达斯古普塔解释说，主流理论一直是，它们是在地球基本形成完成后，通过陨石和彗星撞击来到地球的。但由于这些元素在地球上的浓度存在悬而未决的问题，人们一直对这些撞击的时间和规模存在争议。

达斯古普塔说：“之前人们认为撞击物质是小型、未分化的原始物体，而不是行星级物体。”但有一个问题：这些原始陨石中碳与其他元素（如氮和氢）的比例始终远低于地球非核心物质（也称为硅酸盐地球）中测量到的比例。

随着研究小组对这个谜团的思考越来越多，他们开始得出一个新的假设：这些元素是由一个拥有富含硫的核心的行星大小的物体带到地球的。从富含硫的核心形成行星的地球化学过程促使碳和氮从中心向外移动到表面。这将有助于解释为什么在这个行星大小的物体与地球相撞后，我们的星球会在硅酸盐中留下更大比例的碳和氮。

“换句话说，”他说，“我们试图回答是否存在一种单一的输送机制，可以解释地球生命所必需的所有元素的相对预算。”

实验室模拟了富含硫的行星核心形成的高压和高温条件，支持了这一想法。碳和氮的浓度不会被封存在富含溶解硫的金属核心中，而是会优先向外迁移到早期行星外层的硅酸盐中。

如果这样的行星成功撞击地球，那么它将是将这些挥发性物质带到地球的完美载体。该团队进行了超过十亿次计算机模拟，模拟了我们所知道的太阳系历史。最有可能的情况是，一颗拥有富含硫的核心（大小与火星相似）的行星撞击我们的世界，使其拥有硅酸盐地球中发现的碳和氮浓度——这后来帮助启动了生命的进化。

此外，这种撞击的规模基本与月球形成碰撞的规模相当。

“我们把这些点连接起来，”达斯古普塔说。“鉴于我们认为碳、氮、硫是在最后一次巨大撞击中形成的，所以如果同一次撞击也可能形成了月球，那就说得通了。”这种解释也有助于进一步解释地球和月球之间广泛的地球化学相似性。

当然，目前还没有办法证明这一最新理论是否正确。所有这些都将通过收集更多符合或反驳该模型的地球化学数据来确定。达斯古普塔还补充说，这项调查并没有明确处理月球形成撞击是否与地球水的起源有关，而水本身就是一个深入研究的领域。碳、氮和硫只是地球上生命存在的几个组成部分，而水的奥秘则是另一个需要解决的问题。

然而，尽管这些发现可能阐明了地球生命的起源，但更令人兴奋的是它们对于寻找外星生命的意义。“就其宜居性或化学宜居性而言，岩石行星不需要具备从起源开始产生和维持生命的所有必要元素，”达斯古普塔说。“它可能受到其他行星的巨大撞击，从而改变其成分，使其更适合生命生存。”

随着我们发现越来越多可能适合居住的系外行星，我们需要决定哪些星球更值得我们关注，哪些星球更有可能存在生命。决策的一部分可能归结于了解哪些星球有更大的撞击历史，这些撞击可能将生命必需的元素带到地表，准备用于引发生命进化的化学反应。

谁会知道，孕育月球的同一场剧烈灾难可能为数十亿年后地球生命的诞生奠定了基础？