地球和火星是由内太阳系物质组成的大型天体碰撞形成
据cnBeta：根据一项新研究，地球和火星是由主要源自内太阳系的物质形成的；
这两颗行星的组成成分中只有百分之几源自木星轨道以外。
由德国明斯特大学领导的一组研究人员于12月22日在《科学进展》杂志上报告了这些发现。
研究人员提出了迄今为止对地球、火星以及来自内太阳系和外太阳系的原始材料的同位素组成的最全面比较。
其中一些材料今天仍然在陨石中发现，基本上没有改变。
这项研究的结果对研究人员了解形成水星、金星、地球和火星的过程有深远的影响。
他们认为这四颗岩质行星是通过积累来自外太阳系的毫米大小的尘埃卵石而成长到现在的大小的理论是不成立的。
大约46亿年前，在我们太阳系的早期，一个尘埃和气体盘绕着年轻的太阳运行。
有两种理论描述了在数百万年的过程中，内层岩质行星是如何从这种原始建筑材料中形成的。
根据较早的理论，内太阳系的尘埃聚集成越来越大的块状物，逐渐达到我们月亮的大小。
这些行星“胚胎”的碰撞最终产生了水星、金星、地球和火星等内行星。
然而，一个较新的理论倾向于一个不同的成长过程：毫米大小的尘埃"卵石"从外太阳系向太阳迁移。
在途中，它们被吸附到内太阳系的行星“胚胎”上，并一步一步地将它们扩大到现在的大小。
这两种理论都是基于理论模型和计算机模拟，旨在重建早期太阳系的条件和动态；
都描述了行星形成的可能路径。
但是哪一个是正确的？哪个过程实际发生了？为了回答这些问题，在他们目前的研究中，来自明斯特大学、蔚蓝海岸天文台（法国）、加州理工学院（美国）、柏林自然历史博物馆（德国）和柏林自由大学（德国）的研究人员确定了岩质行星地球和火星的确切组成。
该研究的第一作者、明斯特大学的Christoph Burkhardt博士说：“我们想找出地球和火星的组成成分是源于外太阳系还是内太阳系。
为此，在两颗行星的外部富含硅酸盐的层中发现的微量稀有金属钛、锆和钼的同位素提供了关键线索。
同位素是同一种元素的不同种类，只在其原子核的重量上有所不同。
”
科学家们认为，在早期太阳系中，这些和其他金属同位素并不是均匀分布的。
相反，它们的丰度取决于与太阳的距离。
因此，它们拥有宝贵的信息，说明在早期太阳系中某一物体的构件起源于何处。
作为内太阳系和外太阳系的原始同位素清单的参考，研究人员使用了两种类型的陨石。
这些大块的岩石一般是从小行星带，也就是火星和木星的轨道之间的区域找到它们的方式来到地球。
它们被认为是来自太阳系初期的大部分原始材料。
所谓的碳质球粒陨石，其含碳量可高达百分之几，起源于木星轨道之外，后来由于受到不断增长的气态巨行星的影响，才迁移到小行星带，而其含碳量更低的“表亲”，非碳质球粒陨石，则是真正源自内太阳系。
对地球可触及的外岩层和这两种类型的陨石的精确同位素组成的研究已经有一段时间了；
然而，对火星岩石还没有进行过类似的全面分析。
在他们目前的研究中，研究人员现在检查了总共17块火星陨石的样本，这些样本可以被归入六种典型的火星岩石类型。
此外，科学家们首次调查了三种不同金属同位素的丰度。
他们首先对火星陨石样品进行粉化，并进行了复杂的化学预处理。
通过使用明斯特大学行星学研究所的多收集器等离子体质谱仪，研究人员随后能够检测到微量的钛、锆和钼同位素。
然后，他们进行了计算机模拟，以计算今天在碳质和非碳质球粒陨石中发现的材料必须被纳入地球和火星的比例，以便再现其测量的成分。
在此过程中，他们考虑了两个不同的吸积阶段，以分别解释钛和锆同位素以及钼同位素的不同历史。
与钛和锆不同，钼主要积累在金属行星核心中。
因此，今天在富含硅酸盐的外层仍然发现的极少量的钼，只能是在行星生长的最后阶段添加的。
研究人员的结果表明，地球和火星的外岩层与外太阳系的碳质球粒陨石没有什么共同之处。
它们只占这两颗行星的原始材料的大约4%。
明斯特大学的Thorsten Kleine教授博士说：“如果早期的地球和火星主要是从外太阳系吸积的尘粒，那么这个数值应该高出近10倍，”他也是哥廷根马克斯普朗克太阳系研究所的所长。
他补充说：“因此，我们不能确认这个关于内行星形成的理论。
”
但是，地球和火星的组成与非碳质球粒陨石的材料也不完全一致。
计算机模拟表明，另一种不同的建筑材料也一定在发挥作用。
Christoph Burkhardt解释说：“根据我们的计算机模拟推断，这第三类建筑材料的同位素组成意味着它必须起源于太阳系的最内部区域。
由于来自如此接近太阳的天体几乎从未散落到小行星带，这种材料几乎完全被吸收到内行星中，因此不会出现在陨石中。
可以说，这是‘丢失的建筑材料’，我们今天已经无法直接接触到它，”Thorsten Kleine说。
这一令人惊讶的发现并没有改变这项研究对行星形成理论的影响。
Christoph Burkhardt总结说：“地球和火星显然主要包含来自内太阳系的材料，这与内太阳系大型天体的碰撞所形成的行星很吻合。
”
日本发射火星卫星探测器 预计2031年返回地球
10月20日凌晨，日本航天探测器发射升空，将前往火星的卫星“火卫一”进行详细观测，并采样返回地球。如果任务成功，这将是人类首次从火星及其卫星采集样本并带回地球进行实验室分析。
该项目名为“火星卫星探测”（MMX）的任务，由日本宇宙航空研究开发机构主导，探测器预计将于2027年8月抵达火卫一。
科学家希望借助该项任务，解开火星两颗卫星的形成之谜。
英国自然历史博物馆教授萨拉·拉奎尔是MMX任务样本分析团队的副负责人。
她表示，此前还没有任何航天项目成功从火卫一采集样本并将其带回地球。
“我认为，这是一项极具野心且充满乐趣的任务。
” 太阳系内侧只有三颗天然卫星：地球的卫星月球，以及火星的两颗卫星：火卫一和火卫二。
火星卫星的体积都很小，火卫一的直径约为20公里，火卫二的直径约为10公里。
外形也不规则，看起来有些像太空土豆。
MMX探测器将先对火卫二进行观测，随后把重点转向火卫一。
任务团队计划先投放一辆小型探测车来勘察地形，但这并非易事。
拉奎尔解释说，此前人类从未在体积如此小的卫星上成功部署探测车。
“火卫一自身的引力非常微弱，它紧邻引力强大的火星，火星的引力会增加探测车着陆的难度。
”她解释说。
完成地形勘察后，MMX探测器将确定在火卫一上着陆的地点，再利用机械臂和两套采样装置进行取样。
这些样本将被装入一个小型太空舱，该太空舱预计于2031年返回地球，降落在澳大利亚南部的伍默拉沙漠。
此次任务计划带回的样本总量仅10克。
“样本量实际上很小。
”英国莱斯特大学研究人员克里萨·阿夫德利杜称，“但即使是只有一颗微粒，也足以开展多项研究。
科学家不需要带回数公斤的材料才能进行科学分析，因此取得的每一克样本都物有所值。
” 科学家希望，这些样本能够最终解开火星两颗卫星的起源之谜。
学界目前主要存在两种假说。
一种观点认为，在火星形成初期，一颗小行星或其他天体撞击了火星，撞击产生的碎片最终形成了火卫一和火卫二。
另一种观点则认为，这两颗卫星原本来自太阳系外围的游荡小行星，后来被火星的引力捕获。
“当我们拿到样本后，我们将详细分析其化学成分和矿物组成，再将假设对应的样本特征存在明显差异。
”拉奎尔并表示，“应该很快就能判断……哪一种假说更符合实际情况。
我们很快就会得出结论。
” 研究团队还期待，这次任务能够带来一个额外的惊喜：样本中可能包含来自火星本身的物质。
“令人感到十分兴奋的是，火卫一距离火星表面非常近，当其他天体撞击火星时，撞击产生的部分微小颗粒可能会飞溅出来，并随着落在火卫一上。
”拉奎尔指出，“这意味着探测器采集的样本中可能不仅有火卫一自身的物质，还包含来自火星的颗粒。
这将为研究火星的物质组成和演化历史提供直接证据。
” 将火星物质带回地球，一直是行星科学领域的重要目标。
美国国家航空航天局（NASA）的“毅力号”火星车自2021年以来一直在火星表面开展探测，并将采集到的样本封存在专用容器中。
然而，由于美国会停止拨款，原计划由美国国家航空航天局和欧洲航天局联合实施的火星样本取回任务最终被取消。
与此同时，中国也正计划开展火星采样返回任务，航天器预计于2028年发射，力争在2031年将火星样本带回地球。
事实上，地球上已经存在一些来自火星的物质，它们以火星陨石的形式留存下来。
这些陨石原本属于火星，在小行星等天体撞击火星时被抛射到太空，随后飞向地球。
不过，火星陨石十分稀少，而且一旦抵达地球，就会受到地球环境的污染，与空气、尘埃、土壤和水发生接触。
因此科学家非常希望能获取到直接从火星及其卫星表面采集的样本，因为这些样本可以最大限度地保留其原始状态。
（本文来自张朝阳的英语课，更多国际新闻，欢迎关注搜狐视频关注流张朝阳的英语课）
日本发射火星卫星探测器，未来将尝试着陆并采样返回地球
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探测器将用约一年时间飞抵火星附近，进入环绕火星的“准卫星轨道”。
在环绕火星运行期间，探测器将对“火卫一”进行详细观测，调查“火卫一”上几十个地点的地形、化学组成等，并确定在“火卫一”上着陆的地点。
此后，探测器将尝试在“火卫一”着陆并采集10克以上的卫星表面砂子和岩石样本。
按计划，探测器将于2030年开始返程，并于2031年带着样本回到地球。
（剪辑 匡萍） 责编：曾梓民 一审：匡萍 二审：贺齐 三审：丁兴威 来源：三湘都市报
