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原作：哥本哈根大学（UniversityofCopenhagen）
翻译：刘海牧
校对：尹天任王茸
审阅：廖征一
美编：李鸣晨
后台：李子琦
原文链接：://phys.org/news/202609earthmarsbuiltcosmicrecipes.html
图片来源：CC0公共领域
45 亿年前，地球与火星诞生于一团旋转的气体尘埃云之中，这片星云最终演化成为我们的太阳系。但行星究竟如何形成，至今仍是行星科学领域最具争议的问题之一。
如今，哥本哈根大学的研究团队为这一谜题带来了新证据。他们运用全新方法，解析行星的化学成分，还原了行星形成最早期的演化过程，而得到的结果出乎研究人员的意料。
“最令人惊讶的发现是，地球和火星似乎以截然不同的方式形成。人们或许会以为，在同一个太阳系中毗邻诞生的两颗行星，理应拥有更为相近的形成历史。”哥本哈根大学环球研究所（Globe Institute）从事行星形成研究的安德斯・约翰森（Anders Johansen）教授说道。他与助理教授Haiyang Wang共同主持了这项新研究。该论文发表于《自然・天文学》期刊。
火星与地球的诞生
目前学界普遍认为，岩石行星的形成主要存在两种机制，也可以是二者共同作用的混合模式：
第一种是被称为“星子”（planetesimals）的巨型太空岩石，通过相互碰撞不断合并，逐渐成长为行星；第二种是大型天体不断吸积细小颗粒，这一过程叫作卵石吸积（pebble accretion）。
卵石吸积过程中的脱挥发作用
图片来源：《自然·天文学》（2026）
DOI：10.1038/s41550-026-02984-6
对于地球、火星这类岩石行星，究竟是依靠上述哪一种机制，抑或是两者共同作用完成演化，行星科学界目前尚无定论。
参与这项研究的科研人员表示，研究结果支持所谓的 “混合模型”。除此之外，该研究还进一步阐释了 45 亿年前地球与火星具体的形成过程。
“地球至少75%的质量来源于两颗原行星，它们主要依靠吸积卵石不断壮大，星子物质的贡献占比最高为25%。与之相反，火星约四分之三的质量来自星子，剩余四分之一则来源于卵石吸积作用。”Wang介绍道。
行星化学还原远古演化
想要揭开数十亿年前行星的形成奥秘，科学家只能依靠留存至今的物质线索。在这项研究中，科研人员重点分析了行星外层，也就是地壳与地幔中的特定元素，格外关注钠、锌、钾等在高温环境下容易散失的挥发性元素。
研究人员介绍，这类元素的富集或是缺失，就如同化学指纹，可以还原行星在形成阶段经历的种种演化过程。借助高精度计算机模型，便能够筛选出最贴合地球与火星起源特征的演化情景。
“绝大多数远古证据早已消散，还原当时发生的事件，就好比一桩复杂的侦探工作。但即便历经45亿年，地球与火星的地幔化学成分依旧保留着原始特征，可以视作行星形成过程留下的印记。”约翰森说道。
研究团队同时指出，本次所用的计算机模型仍然存在不确定性。例如，太阳系里最终汇聚形成地球与火星的原始物质，其精确化学成分目前尚不明确。因此，模型推演需要建立在多项假设的基础之上。不过即便调整这些假设条件，研究的核心结论依旧成立。
“各项占比的具体数值会存在小幅浮动，但我们多轮分析均表明，地球和火星的形成路径并不相同。当下学界广泛使用同位素分析手段，但该方法往往存在多种解读空间；而我们这套方法，可以更加精准、直观地解析行星形成机制。”Wang说。
助力宜居行星搜寻工作
这项研究成果同样也能应用到太阳系外的研究当中。未来有多项空间探测任务，目标便是搜寻并研究系外类地行星。研究人员表示，掌握系外类地行星的化学成分，是评估其是否拥有宜居潜力的关键。
“如果我们弄清行星形成阶段挥发性元素的流失机制，就可以更准确地预测，行星最终能够保留多少水以及其他维系生命的物质。” 约翰森说道。
责任编辑：杨宜修
牧夫新媒体编辑部
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火星和地球大气层比较
图片来源:ESA
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