摘要：根据当前的行星形成模型，地幔中铁-54的丰度应该更高，但实际上地球上的铁-54丰度却不像太阳系中的其他行星那样。这一研究改变了我们对行星形成的理解。研究人员认为，地球的铁芯不是通过岩石撞击形成的，而是通过宇宙尘埃的降落形成的。这一过程比岩石的吸积要快。
地球的形成时间比我们预想的要短得多。
根据一项对陨石中发现的铁同位素的最新分析，地球大部分只用了五百万年的时间就聚合到了一起，这比目前模型显示的时间短了好几倍。
铁元素电子排布图
这项修正对目前我们理解行星的形成极为重要，它指出行星形成的机制可能比我们认为的更加复杂多样，即使是坐落在同一区域的相同类型的行星之间也不尽相同——比如岩石行星，火星和地球。
我们并不是百分之百确定行星究竟是怎么形成的。天文学家提出了很好的概论，但是更为精细的细节在实际中是难观察到的。
行星形成大致过程和恒星本身形成息息相关。当尘埃和气体组成的云团在自身引力作用下坍塌并开始旋转时，恒星就形成了。这就使得它周围的尘埃和气体开始绕着它旋转，就像水绕着排水管旋转一样。
随着云团的旋转，所有的物质形成一个扁平的圆盘，进入到正在形成的恒星当中。然而，不是所有的这种“圆盘”都会被吸收进去——剩下的部分被称作原行星盘，它会继续形成行星；这就是为什么太阳系所有行星都在一个围绕着太阳的大致平面上排列着。
太阳系行星排布
而提到行星的形成，目前认为是“圆盘”上微小的尘埃和岩石由于静电作用，而开始粘合到一起。之后，随着他们体积的增大，其引力强度也随之增强。通过偶尔的相互作用和碰撞，他们开始吸引其他云团，逐渐变大，直到成为完整的行星。
之前科学家认为地球的这种形成过程花费了数千万年的时间。但丹麦哥本哈根大学的科学家对于地球地幔中的铁同位素的研究却表明并非如此。
地球的组成
地幔中元素丰度
从组成上讲，地球似乎和太阳系其他星体是不同的。地球、月球、火星、陨石——全都含有天然存在的铁同位素，比如铁-56以及较轻的铁-54。但是月球、火星以及大多数陨石上都有类似的铁元素丰度，而地球的铁-54却显然较少。
唯一与地球成分相似的岩石是一种稀有陨石，叫做CI球粒陨石。有趣的是，这些陨石的组成和整个太阳系是相似的。
CI球粒陨石
想象一下，如果你准备好了做波隆那肉酱的所有原料，把它们混合到一个大锅中——这就是原行星盘，之后形成太阳系。但是如果你把这些原料以不同的比例分别放到很多小的锅子中——那就得到了行星和小行星。
CI球粒陨石的特别之处在于，它们就像类比中的很小的锅子，装有完整波隆那肉酱的初始比例的配料。所以，拥有这样一块太空岩石，就像是拥有了一个尘埃的微观宇宙，而这些尘埃在46亿年之前的太阳系黎明中绕原行星盘旋转运行。
根据当前行星形成模型，如果物体只是粘合到一起，那么地球地幔中的铁元素丰度就会代表所有不同类型陨石的混合情况，也就是铁-54的丰度会更高。
然而事实是，我们星球的组成只与CI尘埃团类似，这就指出了另一种不同的形成模型。研究人员认为，地球的铁芯并非由岩石撞击在一起所形成，而是由一场早期的宇宙尘埃降落所形成的，这一过程比岩石积聚过程要快。在这段时间中，铁芯形成，并吸收早期的铁元素。
之后，随着太阳系的冷却，遥远的CI尘埃团在最初的几十万年之后，能够向内迁移，最终到达地球形成的地方。它零星分布在地球表面，基本覆盖了地幔中的所有铁元素。
研究人员总结指出，由于原行星盘以及其中大量的CI尘埃（可能降落到地球上）只持续了大约5百万年，地球一定是在这个时间内增大生长的。
“这些增加的CI尘埃覆盖了地球地幔中的铁成分，而这种情况，只有在大多数以前的铁元素已转移到内核的前提下才有可能发生。”哥本哈根大学的行星地质学家马丁席勒解释说，“这就是为什么内核一定是在早期形成的。”
如果这个“宇宙尘埃”累积模型是地球形成的方式，那么这项研究也意味着宇宙中其他地方的一些行星也可能是这样形成的。
这不仅扩宽了我们对于行星形成的理解，而且可能对于我们理解宇宙中的生命也会产生影响。这种行星形成的方式可能是有利于生命存在的先决条件。
“现在我们知道了行星的形成是无处不在的。我们有通用的机制来运作和制作行星系统。当理解了太阳系的这些机制时，我们就可以对银河系中的其他行星系统做出类似的判断。包括水是基于什么以及如何积聚起来的。”哥本哈根大学的天体化学家马丁比扎罗如是说，“如果早期行星积聚的理论是正确的，那么水很有可能只是类似地球这种的行星在形成过程中所产生的副产物——也就是我们所知的生命成分更有可能在宇宙其他地方被发现。”
BY:sciencealert
FY:张萌
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