研究人员在古代地幔岩石中发现了地球最早形态的化学指纹。钾同位素的独特不平衡指向了“原始地球”材料的残留，这些材料幸存于行星形成时的剧烈过程中。这项研究暗示，地球最初的构建块仍然隐藏在其表面之下。这提供了直接窥视我们星球古老起源的机会。

麻省理工团队发现“原地球”化学痕迹：或为太阳系早期物质直接证据

麻省理工学院的研究人员与合作机构发现了极其罕见的“原地球”化学痕迹，这些痕迹来自大约45亿年前我们行星的古老前身。这项研究于10月14日发表在《自然-地球科学》上。

数亿年前，太阳系是一个巨大的旋转气体和尘埃云。随着时间推移，这些物质凝聚形成了固体物体，最终合并成了原地球及其邻近行星。大约一亿年后，这颗年轻的行星遭受了一次灾难性的“巨大撞击”，一颗火星大小的天体撞击了它。这次碰撞几乎抹去了其原始化学特征。

几十年来，科学家们认为，在那次宇宙动荡中，所有关于原地球的痕迹都被完全摧毁了。然而，麻省理工团队的新结果挑战了这一假设。研究人员在古老的深岩样本中发现了一种不寻常的化学特征——钾同位素的轻微不平衡。经过广泛分析，他们得出结论，这种异常不可能是由后来的撞击或地球内部持续的地壳过程造成的。

“这可能是我们首次直接证据表明我们保留了原地球物质。”麻省理工学院助理教授Nicole Nie说，“我们看到了非常古老的地球的一块，甚至在巨大撞击之前。这非常令人惊讶，因为我们本以为这种极其早期的签名会在地球演化过程中逐渐消失。”

钾同位素异常揭示“原地球”物质

2023年，Nie 和她的团队对从世界各地收集到的众多有详细记录的小行星进行了研究。这些陨石在太阳系的不同时间和地点形成，捕捉了数十亿年来其不断变化的化学成分。

研究人员注意到一种奇特的“钾同位素异常”。钾自然存在三种同位素形式——钾-39、钾-40和钾-41，每种在原子质量上略有不同。在现代地球上，钾-39和钾-41占主导地位，而钾-40仅以极小的比例存在。

然而，展出的陨石表现出与地球通常所见的同位素比例不同的比率。这一发现表明，任何显示出类似钾不平衡的物质必定源自巨撞击改变地球化学之前存在的材料。这种异常可以作为原始地球物质的指纹。

模拟分析揭示“原地球”成分

研究团队首先将各种粉末样本用酸溶解，然后仔细地将钾与其他样本分离开，并使用特殊的质谱仪测量了钾的三种同位素的比例。令人惊讶的是，他们在样本中发现了与地球上大多数物质不同的同位素特征——钾-40的数量不足。

为了回答这个问题，研究人员假设如果原始的原地球是由缺乏钾-40的材料组成的，那么大部分这种材料在巨大的撞击以及随后的小规模陨石撞击中经历了化学变化。最终，他们的模拟产生了一种成分，其中钾-40的比例略高于来自加拿大、格陵兰岛和夏威夷的样本。

这项工作得到了NASA和麻省理工学院的部分支持。