周小光

傳說，上古的時候有個大神叫作東皇太一，他有一件法寶叫作“混沌鐘”，他用這個“混沌鐘”就可以重新設(shè)置時空，建造天地。可惜我們沒有這件法寶，如果想要造一個地球，那該怎么辦呢？也許，我們就要像蓋房子一樣造地球了。

蓋房子要有地皮，要有磚石、鋼筋、水泥等建筑材料，這樣才能構(gòu)建一座房子。要是我們想建造一個地球呢？在哪里給地球找“地皮”，該用什么樣的材料建造呢？

建造地球所需的“地皮”好解決，目前地球在太陽系占的軌道就算是它的“地皮”了。 對于科學(xué)家來說，地球的“建材”才是一個特別值得研究的問題。

地球上有很多隕石，這些隕石從太空中掉到地面，不是今天才有的事情。很久很久之前就有隕石掉到地球上，當(dāng)然現(xiàn)在也有，2014年就有一顆大隕石掉到了俄羅斯的荒野之中。地球上的隕石大概可以分為兩類 ：一類是原始隕石，一類是分異了的隕石。原始隕石里面最原始的就是碳質(zhì)球粒隕石，圖1 a就是一塊碳質(zhì)球粒隕石的照片。在這張照片里，我們能看到一個個圓球狀的物質(zhì)，這就是球粒。在顯微鏡下面（圖1 b），球粒更加明顯，這種球粒結(jié)構(gòu)就是鑒定原始隕石的一個標(biāo)志。分異了的隕石里面最常見的就是鐵隕石（圖 1 c），鐵隕石通常也不是完全由鐵組成的，還會含有其他硅酸鹽礦物，比如橄欖石，各種元素共同形成一種網(wǎng)格狀的熔離結(jié)構(gòu)（圖1 d）。網(wǎng)格就是金屬礦物，通常主要是鐵和鎳組成，網(wǎng)格中間的填充物就是硅酸鹽礦物。

既然碳質(zhì)球粒隕石是最原始的隕石，那么人們自然猜測地球就是由碳質(zhì)球粒隕石組成的，這就是人們最初給地球?qū)ふ业摹敖ú摹?。自?0世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)很多證據(jù)，支持這一猜測。其中有一條證據(jù)就是，地球上耐火親石元素含量的比值，比如鋁和硅的比值。那么，什么是耐火親石元素呢？耐火，就是指在高溫狀態(tài)下不會發(fā)生揮發(fā)，不會變成氣體“跑了”;親石，就是指這種元素主要存在于硅酸鹽礦物（比如長石）里，不會進(jìn)入金屬礦物（比如黃鐵礦）里。地球中鋁和硅的比值和碳質(zhì)球粒隕石中鋁和硅的比值是一樣的，這是一條支持碳質(zhì)球粒隕石是地球的主要“建材”的重要證據(jù)。其實(shí)，不僅是這些元素含量的比例，就是耐火親石元素的同位素，比如鉿同位素的組成，地球的情況和碳質(zhì)球粒隕石的也都是一樣的。

如果以上的推論是真的，那么碳質(zhì)球粒隕石就是像圖2中的路徑1那樣，一大堆碳質(zhì)球粒隕石碰撞聚合在一起演化成了地球。可是，最近卻有強(qiáng)有力的證據(jù)證明，地球上的耐火親石元素含量的比值和碳質(zhì)球粒隕石并不一樣。澳大利亞國立大學(xué)的奧尼爾教授和德國科隆大學(xué)的帕姆教授近幾年來發(fā)表的大量數(shù)據(jù)表明，地球的鈉和錳含量的比值和碳質(zhì)球粒隕石的不一樣。2015年，科學(xué)家布吉巴等人發(fā)表在《自然通訊》上的一篇文章表明，地球的鎂和硅含量的比值和碳質(zhì)球粒隕石的也不一樣。

這些發(fā)現(xiàn)，讓地球的“建材”和“建造過程”變得撲朔迷離了。地球和碳質(zhì)球粒隕石之間的不同，到底是在地球形成過程中發(fā)生了某些“奇怪”事情造成的，還真就是地球不是或者不全是由碳質(zhì)球粒隕石形成的呢？

奧尼爾和帕姆提出了一個“碰撞剝蝕學(xué)說”來解釋地球和碳質(zhì)球粒隕石在耐火親石元素組成方面的不同。這個學(xué)說認(rèn)為，在地球的嬰兒時期，地球有過一個原始的地殼，這個地殼后來和其他小行星或者星體碰撞的時候，被撞碎了，撞飛了，丟到太空里了。這個解釋，本質(zhì)上只是為了解釋地球和碳質(zhì)球粒隕石的耐火親石元素含量為什么不同，并不否認(rèn)地球的“建材”是碳質(zhì)球粒隕石。布吉巴等人也是用這個學(xué)說來解釋他們的數(shù)據(jù)的。

但是，科學(xué)界還有另外一種更具革命性的解釋：地球的“建材”不是或者不全是碳質(zhì)球粒隕石，也有可能有分異了的隕石，比如我們前面提到的鐵隕石。那么，地球是由多少碳質(zhì)球粒隕石和多少分異了的隕石組成的？各自比例是多少？形成過程是像圖2里的路徑2還是路徑3呢？這些問題，目前還沒有解決，都是行星化學(xué)家們努力研究的領(lǐng)域。

最近，又有人提出新觀點(diǎn)：現(xiàn)在我們收集到的隕石都不是地球的“建材”，因?yàn)榈厍虻摹敖ú摹倍加脕斫ǖ厍蛄?，都用完了，地球有自己特殊的組成，不能簡單類比到我們現(xiàn)在收集到的隕石?？茖W(xué)的發(fā)展就是如此，隨著研究的深入和細(xì)致，就會發(fā)現(xiàn)原先的認(rèn)識可能有不正確的地方，需要修正舊理論，甚至需要一個新的理論。關(guān)于地球的“建材”到底是什么，也許未來還會隨著科學(xué)證據(jù)的增加而出現(xiàn)更多新問題、新假設(shè)，讓我們拭目以待最終的答案。

【責(zé)任編輯】張小萌