大約在45億年前，地球有一個暴力的鄰居行星。一個名為忒伊亞的年輕、仍在形成中的行星以極大的力量撞擊了我們的地球，熔化了地球大部分的地幔，并將大量碎片散布到軌道中。這些熔融的碎片最終聚集成了我們今天所熟知的月球。

忒伊亞本身并沒有幸存于撞擊，但新的證據(jù)表明，它并不是來自外太陽系的遙遠(yuǎn)游蕩者。它其實(shí)是我們的鄰居。

宇宙的解剖

來自馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）和芝加哥大學(xué)的研究人員拼湊出了迄今為止最詳細(xì)的忒伊亞的化學(xué)成分和起源重建。他們得出的結(jié)論是：忒伊亞的形成可能比地球更接近太陽。

“一個天體的成分記錄了它的整個形成歷史，包括它的起源地，”MPS的主任、該研究的共同作者托爾斯滕·克萊因說。

研究人員檢查了某些關(guān)鍵金屬的同位素——特別是鐵、鉬和鋯——在地球和月球巖石中的分布。同位素是元素的不同版本，通過其原子核中的中子數(shù)量來區(qū)分。在早期太陽系中，這些同位素并不是均勻分布的；它們的變化取決于行星形成時距離太陽的遠(yuǎn)近。這種變化使它們成為一種化學(xué)地理定位標(biāo)記。

研究團(tuán)隊使用了來自15塊地球巖石和六塊由阿波羅宇航員收集的月球巖石的樣本，以極高的精度測量了同位素的比率。他們發(fā)現(xiàn)地球和月球的同位素組成幾乎完全相同。這并不意外，因?yàn)橹皩︺t、鈣和鈦的分析已經(jīng)暗示了這一點(diǎn)。

但這加深了月球誕生之謎。如果月球主要是由忒伊亞的殘骸形成的，為什么它在化學(xué)上看起來與地球如此相似呢？

逆向工程一個失落的行星

為了找出答案，科學(xué)家們采用了一種逆向工程的方法。通過計算哪些元素的混合物可以產(chǎn)生今天地球和月球的同位素特征，他們反推忒伊亞可能是由什么組成的。

“這些元素對金屬有不同的親和力，因此以不同的比例分配到行星地幔中；這就是黃金如此稀有和珍貴的原因！”芝加哥大學(xué)和香港大學(xué)的行星科學(xué)家尼古拉斯·多法斯解釋道?！八鼈冏屛覀兡軌蛄私庑行切纬傻牟煌A段?！?/p>

地球的鐵核早期形成，吸引了鐵和鉬等金屬。然而，這兩種元素今天仍然存在于地幔中，這意味著它們必須是后來到達(dá)的——很可能是由忒伊亞帶來的。同位素證據(jù)表明，忒伊亞是一個具有金屬核心的巖石行星，質(zhì)量大約是地球的5%到10%，形成于內(nèi)太陽系。

“最令人信服的情況是，地球和忒伊亞的大部分構(gòu)建塊起源于內(nèi)太陽系。地球和忒伊亞很可能是鄰居，”研究的首席作者蒂莫·霍普說。

忒伊亞并不是之前認(rèn)為的來自深空的流浪物體。它是一個兄弟行星，由構(gòu)成地球的相同太陽塵埃和富含金屬的碎片組裝而成。然后命運(yùn)——或者更確切地說是物理——將兩者帶到了一起，發(fā)生了一次重塑它們的碰撞。

共同的起源，分歧的命運(yùn)

關(guān)于巨型撞擊形成月球的理論可以追溯到1970年代，旨在解釋為什么地球和月球的成分幾乎無法區(qū)分。如果月球主要由忒伊亞的物質(zhì)構(gòu)成，它應(yīng)該看起來不同。如果它主要由地球的地幔構(gòu)成，它就不應(yīng)該有足夠的鐵。

這項(xiàng)新研究表明，這兩個行星幾乎是從太陽系的同一區(qū)域形成的，這就解釋了它們的化學(xué)特征為何如此相似。它還表明，月球繼承了地球和忒伊亞的物質(zhì)，這些物質(zhì)在碰撞后的火熱余波中徹底混合。

托爾斯滕·克萊因稱該團(tuán)隊的研究為“行星的逆向工程”。通過將同位素數(shù)據(jù)與隕石進(jìn)行比較，科學(xué)家們重建了忒伊亞的“成分清單”，并追蹤其可能的出生地到一個比水星和金星的軌道更靠近太陽的區(qū)域。

回到2020年，克萊因的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在靠近太陽形成的天體往往富含鉬等重元素。事實(shí)上，地球的地幔中含有比模型預(yù)測的稍多的鉬和鋯。這些過量的元素，團(tuán)隊現(xiàn)在認(rèn)為，來自忒伊亞。

Theia的碰撞不僅塑造了月球；它還重塑了地球本身。撞擊可能改變了我們地球的自轉(zhuǎn)軸傾斜度，為地幔注入了重要的金屬元素，并使其軌道更加穩(wěn)定。如果沒有這一宇宙事件，地球可能不會形成支持生命進(jìn)化的長期氣候穩(wěn)定。