科學家可能已經找到了形成月球的行星
- 重建西婭的妝容： 《科學》雜誌上的一項新研究確定了忒伊亞最有可能的化學成分，忒伊亞是一個與早期地球相撞的古老行星體。
- 出生地證明： 忒伊亞重建的成分指向內太陽繫起源，並表明它的形成距離太陽比地球更近。
- 月球岩石作為證據： 科學家分析了阿波羅任務返回的月球樣本，首次使用精確的鐵同位素比率來追踪忒伊亞的起源。
大約 45 億年前，年輕的地球周圍發生了一場戲劇性的事件，一顆名為忒伊亞 (Theia) 的大型原行星撞擊了我們的星球。科學家們仍然無法完全重建撞擊序列或其後果，但後果是顯而易見的。這次碰撞改變了地球的大小、結構和軌道，並最終創造了月球，從那時起，月球就一直是我們在太空中永恆的伴侶。
這提出了幾個重要的問題。什麼類型的物體以這種力量撞擊地面？忒伊亞有多大，它是由什麼構成的，它起源於太陽系的哪個地方？這些問題仍然很困難，因為西婭在這次遭遇中沒能倖存。然而，與其存在相關的化學證據仍然存在於現代地球和月球中。 2025 年 11 月 20 日發表的一項新研究 科學 馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）和芝加哥大學的研究人員正在利用這些線索重建忒伊亞的可能組成並確定它可能形成的位置。
“一個物體的組成記錄了它形成的整個歷史，包括它的起源地。” Thorsten Klein，MPS 主任兼新研究的合著者
同位素作為物體古代起源的記錄
某些金屬同位素的比率提供了有關物體過去的寶貴信息。同位素是同一元素的不同版本，僅在原子核中的中子數量上有所不同，因此其質量也不同。在早期太陽系中，這些同位素分佈並不均勻。靠近太陽的物質的同位素比率與遠離太陽的物質的同位素比率略有不同。因此，物體的同位素組成保留了有關形成建築材料的原始區域的信息。
在陸地和月球岩石中追踪忒伊亞的簽名
在這項新研究中，科學家以前所未有的精確度測量了地球和月球岩石中的鐵同位素比率。他們分析了阿波羅任務返回的 15 個地球樣本和 6 個月球樣本。結果與之前對鉻、鈣、鈦和鋯同位素的研究結果一致：地球和月球在這些比率上沒有顯示出可測量的差異。
然而，這場勢均力敵的比賽並不能直接揭示西婭的性格。多個碰撞模型仍然可以產生相同的最終結果。在某些情況下，月球主要由忒伊亞物質組成。在其他情況下，早期地球貢獻了大部分物質，或者兩個物體完全混合在一起，以至於它們各自的印記無法分開。
從化學證據重建失落的星球
為了了解更多有關忒伊亞的信息，研究小組將地月系統視為一個可以倒著解開的謎題。通過觀察在兩個天體中發現的相同同位素特徵，他們測試了可能的忒伊亞成分、大小和早期地球特性的組合，這些組合可能產生我們今天觀察到的最終狀態。
他們的分析包括鐵、鉻、鉬和鋯的同位素。每個元素都提供有關行星演化不同階段的信息。
早在與忒伊亞碰撞之前，早期地球就經歷了內部分化過程。隨著地球金屬核心的形成，鐵和鉬等元素向內遷移並集中在那裡，留下地幔的數量少得多。因此，現在存在於地幔中的鐵必定是在地核形成之後到達的，並且可能是由忒伊亞輸送的。殘留在地幔中的鋯等元素記錄了行星形成的整個歷史。
隕石作為西婭出生地的線索
當研究人員將忒伊亞的成分與早期地球的所有數學上可能的組合進行比較時，他們發現有些結果極不可能。
“最有說服力的假設是，地球和忒伊亞的大部分核心元素都起源於內太陽系。地球和忒伊亞很可能是相鄰的。” Timo Hope，MPS 科學家和新研究的主要作者
早期地球的形成主要可以解釋為已知隕石類型的混合物。西婭則不同。隕石起源於太陽系的特定區域，在行星形成過程中充當可用材料的參考點。就忒伊亞而言，數據表明其成分無法與已知的隕石組合完全匹配。相反，結果表明忒伊亞的一些建築材料來自比地球源頭區域更靠近太陽的區域。根據該團隊的計算，忒伊亞很可能在兩個物體最終相撞之前在地球軌道內形成。
