麻省理工学院（MIT）联合其他研究机构的科学家发现了一批形成于约45亿年前的“原始地球”物质遗迹，相关成果已于10月14日发表在《自然地球科学》上（DOI: 10.1038/s41561-025-01811-3）。

早期太阳系由气体和尘埃组成的盘状结构演化而来，这些物质凝聚成最早陨石，并进一步汇聚形成“原始地球”及其他行星。理论认为，一个火星大小的天体曾撞击年轻地球，引发“巨大撞击”事件，导致地球内部彻底熔化并重置其化学成分。因此，原始地球的原有物质应已被完全改变。

然而，MIT团队在古老岩石中识别出一种钾同位素的异常现象，表现为钾-40同位素比例显著低于现代地球物质。该特征无法用巨大撞击或已知地质过程解释。MIT地球与行星科学助理教授Nicole Nie表示，这可能是首次直接发现保存下来的原始地球物质，甚至早于巨大撞击时期。

2023年，科研团队分析了来自全球的陨石样本，发现部分样本存在钾同位素异常。同位素是同一元素的不同形态，质子数相同但中子数不同。自然界中钾有三种同位素：钾-39、钾-40和钾-41。地球上的钾主要为钾-39和钾-41，钾-40含量极低。研究发现，某些陨石中的钾同位素比例与地球主流物质不同，暗示其来源可能更为古老。

本次研究转向地球内部寻找线索，样本包括格陵兰、加拿大和夏威夷的古老岩石及地幔熔岩沉积物。研究人员将样本粉末溶解于酸，提取钾后使用高精度质谱仪测量三种同位素比例。结果显示，这些样本中钾-40的比例比正常值更低，差异微小却具有统计意义，如同在一桶黄沙中发现单颗棕粒。

研究团队确认，这些样本表现出明显钾-40缺失，化学特征“与众不同”。为验证其是否源自原始地球，研究人员假设原始地球组成本身缺乏钾-40，并通过模拟陨石成分与地球演化过程（如地幔加热与混合）进行推演。模拟结果表明，经历巨大撞击和后续地质活动后，原始材料中的钾-40比例会逐渐上升，最终接近现代地球观测值。

这一发现支持了钾-40缺失材料即为原始地球残留物的观点。值得注意的是，这些样本的同位素特征与现有任何已知陨石均不完全匹配。尽管此前研究发现某些陨石存在钾同位素异常，但其模式不同于此次发现的钾-40缺失特征。这意味着构成原始地球的实际物质尚未在陨石记录中被发现。

研究人员指出，目前科学界尝试通过组合不同类型陨石来重建地球原始化学组成，但本研究表明现有陨石样本库并不完整，关于地球起源仍存在重要未知领域。

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