麻省理工學院及合作機構的研究人員發現了極其罕見的痕跡。 “原始世界”是我們星球的遠古祖先，大約存在於 45 億年前。這個原始世界是在一次大規模碰撞永遠改變其化學成分之前形成的。並催生了我們今天生活的世界。 10 月 14 日，該發現被描述為 自然地質學它可以幫助科學家創造出不只是地球形狀的最早的成分。但也包括太陽系的其他部分
數十億年前，太陽係是一個巨大的旋轉氣體和塵埃雲。隨著時間的流逝，這種材料結合在一起形成一個固體物體。形成了第一批隕石這些流星通過反复碰撞逐漸結合，形成了母世界和附近的行星。
童年時期，地球是一個熔岩覆蓋的熔融世界。不到一億年後，地球經歷了一場災難性事件，一個火星大小的物體撞上了這顆年輕的行星，科學家們稱之為一個熔岩覆蓋的熔融世界。撞擊融化並混合了行星的內部。導致其大部分原始化學特徵丟失幾十年來，科學家們認為任何痕跡都被宇宙的巨大變化徹底摧毀了。
然而，麻省理工學院團隊的新結果挑戰了這一假設。研究人員在古代深部岩石樣本中發現了不尋常的化學特徵，這些特徵與當今地球上發現的大多數材料不同。該特徵表現為鉀同位素的輕微不對稱。它們是相同元素的原子，但具有不同數量的中子。經過徹底分析，科學家們得出結論，這種異常現像不可能是由隨後的碰撞或地球內部正在進行的地質過程引起的。
最可能的解釋是這些岩石仍然保留著一小部分。早期世界的原始物體能夠在世界形狀的劇烈變化中倖存下來。
“這可能是我們保存了早期地球物質的第一個直接證據，”麻省理工學院地球與行星科學保羅·M·庫克職業發展助理教授妮可·聶（Nicole Nie）說。 “甚至在大撞擊之前，我們就看到了古代地球的碎片。這太神奇了，因為我們預計這個最初的特徵會隨著世界的進化而慢慢消失。”
聶的合著者包括成都理工大學（中國）的王大、卡內基科學研究所（華盛頓特區）的 Steven Shirey 和 Richard Carlson、蘇黎世聯邦理工學院（瑞士）的 Bradley Peters 以及斯克里普斯的 James Day。海洋學研究所（加利福尼亞州）
可疑異常
2023 年，Nia 和她的團隊檢查了從世界各地收集的許多有據可查的隕石。這些流星在整個太陽系的不同時間和地點形成。它記錄了數十億年來化學性質的變化。當研究人員將它們的成分與地球的成分進行比較時，他們注意到奇怪的“鉀同位素異常”
鉀以三種同位素形式天然存在：鉀 39、鉀 40。和potassium-41 每種形式的原子質量略有不同。在現代世界，鉀 39 和鉀 41 占主導地位，而鉀 40 的含量很少。相反，隕石顯示的同位素比率與地球上常見的同位素比率不同。
這些發現表明，任何顯示出相同鉀失衡的物質都必定來自於大撞擊改變地球化學之前就存在的物質。基本上這種異常現象可以作為原地球物質的指紋。
“在這項工作中，我們發現每塊隕石都有不同的鉀同位素分佈。這意味著鉀可以用作地球結構的示踪劑，”Nee 解釋道。
“有所作為”
在本研究中，研究小組尋找隕石中不存在的鉀異常跡象。但在世界範圍內，他們的例子包括來自格陵蘭島和加拿大的粉末狀岩石。在那裡發現了一些最古老的保存完好的岩石。他們還分析了從夏威夷收集的熔岩來源。火山從地幔中吸出了一些世界上最古老、最深的物質。 （地球上最厚的岩石層，將地殼與地核分開。）
“如果這種鉀特徵得以保留，我們希望在遙遠的時間和地球深處尋找它，”尼說。
首先，研究小組將粉末狀樣品溶解在酸中，然後小心地將鉀從剩餘樣品中分離出來。他們使用特殊的質譜儀來測量鉀的三種同位素的比率。值得注意的是，他們在樣本中發現了與地球上大多數材料中發現的同位素特徵不同的同位素特徵。
特別是他們發現了同位素鉀 40 的缺乏。在地球上的大多數材料中，與鉀的其他兩種同位素相比，這種同位素已經微不足道。但研究人員發現他們的樣品中含有一定比例的鉀 40。更不用說檢測這一小缺陷就像在桶中找到一粒棕色沙子一樣。而不是看到一圈滿是黃沙
研究小組發現，該樣本實際上顯示出鉀40缺乏症。 Nee 說，這表明與我們今天在地球上看到的材料相比，“它的建造方式有所不同”。
但該樣本是否可能是早期地球的罕見遺跡？為了回答這個問題，研究人員猜測可能是這樣的。他們推斷，如果地球最初是由缺乏鉀40的材料創造的，那麼大多數材料都會發生化學變化。較大的撞擊以及與較小隕石的碰撞最終產生了含有鉀 40 的材料。我們今天看到的更多
該團隊使用了每塊已知隕石的成分數據。並模擬了缺乏鉀40後這些隕石撞擊和其他重大撞擊後樣本會發生怎樣的變化？他們還模擬了地球隨著時間的推移經歷的地質過程，例如地幔的加熱和混合。最終，他們的模擬產生了一種含有鉀 40 的元素。與加拿大、格陵蘭島和夏威夷的樣本相比，這一數字略高。模擬元素對應於大多數現代材料。
這項研究表明該材料缺乏鉀 40。很可能是前世遺留下來的原始物質。
令人驚訝的是，該樣本的特徵與任何其他隕石的特徵都不匹配。在一位地質學家收集的隕石中，雖然團隊之前的工作顯示出鉀的異常，但在原地球樣本中絕對沒有發現這種缺陷。這意味著隕石和最初形成地球的任何物質尚未被發現。
“科學家們試圖通過結合不同組隕石的成分來了解地球的原始化學成分，”尼說。 “但我們的研究表明，目前的隕石庫存並不完整。關於我們的星球來自哪裡，還有很多東西需要了解。”
這項工作得到了美國宇航局和麻省理工學院的部分支持。
