类似这幅艺术想象图的一次碰撞可能创造了地球和月球，但新的研究在重塑我们对这个事件的理解。
▲人们认为这些陨石，例如碳质球粒陨石将水输送到了地球——但一个突出的问题是什么时候输送的。一项新的研究表明水在地球增长的早期就出现了。
直到大约十年前，科学家一直都认为他们对于月球和地球如何实现共存有着清晰的理解。随后更精确的测量打破了这个观念，科学家仍然在努力地对其进行调和。
作为这项工作的一部分，一个包括芝加哥大学宇宙学家尼可拉斯·多法斯（Nicolas Dauphas）在内的研究团队进行了到目前为止最大规模的对月球岩石中氧同位素的研究，并且发现了月球和地球在组成上存在着微小但可测量的差异。
发表在《科学进展》的研究提出，地球在其增长的主要阶段获得了大部分水——这与主流理论相悖。
最广为接受的月球起源理论推测，一个巨型天体以恰到好处的速度撞入原始地球，两个天体部分碎裂形成了月球。地球有一小部分月球的成分，月球有更大部分的地球成分，但它们应该是很不相同的天体。早期的测量有很多是芝加哥大学的地球化学家罗伯特·克莱顿进行的。这些测量的精度不足以把月球和地球区分开来。
多法斯说，但在过去十年的研究表明，这个理论不太对。元素可以有不同的形式，称为同位素。这些同位素给了科学家有关岩石起源的线索。随着测量同位素方法的进步，科学家发现了月球和地球之间惊人的相似性。这是月球形成主流理论的一个问题，被称为“月球同位素丰度危机”，因为太阳系中随便两个天体的同位素丰度不太可能完全相同。
“这在我看来是现代行星科学中最吸引人的问题之一，”多法斯说。他是恩里科·费米研究所地球物理科学部的教授以及起源实验室的领导人。
解释地球和月球同位素丰度相符合的一个理论是，原始地球被一次或多次巨大撞击而完全汽化了，它和月球就是从汽化了的云团中形成的。但其中一个重大的不确定性是，对于月球和地球岩石的氧同位素丰度之间有多大差异，科学家们得出了不同结论。
为寻求澄清这个问题，研究者以极高的精度测量了月球和地球岩石的氧同位素丰度。他们发现了这两个天体的同位素丰度之间存在着一个非常小但可测出的差异。
为解释这种相近的匹配性，研究者把目光转向了水。一个流行的理论是地球在巨大撞击之后获得了绝大多数的水分，因为含有冰层的很多天体撞击了地球。在这方面有一个术语，即后增薄层（late veneer），意指水是在地球完成增长后以薄层（veneer）的形式被带到地球的。
但是如果地球的大部分水是由后来的陨石所带来的，那么地球和月球的同位素丰度差异应该比研究者测量的要大——因为含水的陨石有不同寻常的氧同位素混合比。他们的模型表明，地球上的水只有大约百分之五到百分之三十的是由撞击地球的陨石带来的。
多法斯指出，这个理解仍然在发展之中，因为根据测量的元素的不同，我们可能会发现月球和地球之间的差异。“氧、钛、钨——这些仍然是让我们夜不能寐的元素，”他说。
多法斯说，有几方面的原因使得行星如何获得水这个问题很有意思，包括搜寻可能有水的遥远系外行星并进而搜索类似的生命。
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编译：钱磊 责编：李雪
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