月球的起源和地球生命的起源可能比我们曾经认为的联系更紧密。一项新研究《科学进展》周三发表的研究表明，44亿年前撞击地球并形成月球的宇宙碎片也负责带来了生命进化所需的最基本元素。
“人类最宏大的问题之一是我们是否是宇宙中孤独的，”赖斯大学地球、环境与行星科学教授、新研究的合著者Rajdeep Dasgupta说。“要形成我们所知的生命，关键的化学成分是必需的。”氢和氧是最明显的元素，因为它们可以结合形成水，但其他对生命至关重要的元素包括碳、氮和硫。
Dasgupta解释说，人们一直不清楚这些元素究竟是如何起源于地球的，但一直以来的主流理论是，它们是在地球形成基本完成后，通过陨石和彗星撞击到达地球的。然而，由于地球各处这些元素的浓度存在未解决的问题，关于这些撞击的时间和规模一直存在争论。
“以前的看法是，撞击物质是小的、未分化的、原始的物体，而不是一个行星大小的物体，”Dasgupta说。但有一个问题：这些原始陨石中碳与其他元素（如氮和氢）的比例，远低于在地球非核心物质（也称为硅酸盐地球）中测得的比例。
随着研究小组对这一谜团的深入思考，他们开始形成一个新的假设：这些元素是由一个拥有富硫核心的行星大小的物体带到地球的。从富硫核心生长行星的地球化学过程会促使碳和氮远离中心，并向表面移动。这可以解释为什么在这样一个行星大小的物体与地球碰撞后，我们的行星会在硅酸盐中留下更大比例的碳和氮。
“换句话说，”他说，“我们试图回答是否存在一个单一的输送机制能够解释地球上所有生命必需元素的相对预算。”
模拟富硫行星核心形成的高压和高温条件的实验室实验支持了这一想法。碳和氮的浓度不会被困在富含溶解硫的金属核心中，而是优先向早期行星外层硅酸盐层迁移。
如果这样的行星撞击了地球，它将是带来这些挥发性物质的完美载体。研究小组进行了超过十亿次的计算机模拟，这些模拟模拟了我们所知的太阳系历史。最可能的情况是，一颗拥有富硫核心的行星（大小与火星相似）撞击了我们的世界，为地球硅酸盐带来了如今的碳和氮浓度——这后来帮助启动了生命的进化。
此外，这种撞击的规模基本上与形成月球的撞击相匹配。
“我们把这些点联系起来了，”Dasgupta说。“考虑到我们认为碳、氮、硫是通过最后一次巨大撞击之一形成的，那么同一个撞击也可能形成了月球，这是说得通的。”这种解释也有助于进一步解释地球和月球之间存在的广泛地球化学相似性。
当然，目前没有办法证明这一最新理论是否正确。这一切都将取决于更多符合该模型或对其提出质疑的地球化学数据的收集。Dasgupta还补充说，这项研究并没有明确涉及形成月球的撞击是否与地球水的起源有关，这是一个本身就备受关注的研究领域。碳、氮和硫只是构成地球生命的基础元素中的一部分，而水的奥秘是另一个需要解决的难题。
尽管如此，虽然这些发现可能阐明了地球生命的起源，但更令人兴奋的意义在于它们对寻找外星生命意味着什么。“就其宜居性或化学宜居性而言，一颗岩石行星不一定拥有产生和维持生命从其起源开始所需的所有元素，”Dasgupta说。“它可能会经历来自其他行星体的巨大撞击，这些撞击会改变其组成，使其更适合孕育生命。”
随着我们发现越来越多的可能宜居的系外行星，我们需要决定哪些行星值得我们更多关注，哪些行星 hosting life 的可能性更高。部分决策可能取决于理解哪些行星经历了更多可能将生命必需元素带到地表、为点燃生命进化化学反应做好准备的撞击历史。
谁能想到，孕育月球的同一个剧烈浩劫，可能在数十亿年后为地球生命的诞生奠定了基础？
