这一观点对于解释地球如何获得水等挥发性物质尤为重要。如果这些物质来自更远的地方，那么在地球形成期间，物质必然在太阳系的内外区域之间发生过迁移。
如今，一项新研究对这一图景提出了挑战。
“我们真的非常惊讶”
苏黎世联邦理工学院的行星科学家保罗·索西（Paolo Sossi）和丹·鲍尔（Dan Bower）将各种陨石（包括与火星和灶神星相关的样本）现有的同位素比值测量结果与地球的同位素组成进行了比较。
同位素是同一元素的同族原子（质子数相同），但具有不同的质量（中子数不同）。
研究人员使用一种新方法分析了这些数据，得出了一个惊人的结论。他们的结果表明，形成地球的物质完全来自太阳系内部。
来自太阳系外部的物质似乎占地球总质量的比例不到2%，甚至可能完全没有。这项研究发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上。
“我们的计算清楚地表明：地球的构成物质源自单一的物质储库，”索西说。他的同事鲍尔补充道：“我们发现地球完全由太阳系内部的物质组成，与任何现有陨石的组合都截然不同，这让我们真的非常惊讶。”
苏黎世联邦理工学院团队的分析基于陨石中发现的十种不同同位素系统的现有测量数据。早期的研究通常只关注两种同位素系统。
“我们的研究实际上是数据科学实验，”索西说。“我们进行了地球化学中很少使用的统计计算，尽管它们是一种强大的工具。”
陨石同位素揭示地球起源
几十年来，科学家一直利用陨石中的同位素来追踪天体形成的位置，包括它们来自太阳系的哪个区域。然而，多年来，氧同位素一直是可用于识别该起源的主要工具。
这种情况在2010年代初发生了改变，当时一位美国研究人员表明，包括铬和钛在内的其他元素的同位素也能揭示陨石形成的位置。
这一发现使得科学家能够将陨石分为两大类。非碳质陨石完全形成于太阳系内部。碳质陨石含有更多的水和碳，起源于太阳系外部。
根据这项新分析，地球完全由非碳质物质构成。研究人员没有发现先前提出的太阳系内外储库之间存在物质交换的证据。
这表明地球在一个相对稳定的环境中生长，在其发展过程中逐渐并入附近较小的行星体。这也意味着包括水在内的大多数挥发性物质必然已经存在于太阳系内部。
木星可能分割了太阳系
为什么早期的太阳系最终会形成两个截然不同的物质储库？
科学家认为木星发挥了重要作用。随着这颗气态巨行星的迅速生长，其巨大的引力在环绕年轻太阳的原行星盘中切出了一道间隙。这些盘呈环形，由气体和尘埃组成；它们是行星的诞生地。
木星似乎起到了屏障的作用，限制了物质从太阳系外部向内部区域的移动。然而，直到现在，科学家们还不知道这道屏障到底有多有效。
新分析表明，来自木星之外的物质极少到达地球形成的区域。
“我们的计算非常稳健，完全依赖于数据本身，而不是物理假设，因为这些假设尚未被完全理解，”鲍尔强调。
结果还表明，地球的物质组成与火星和灶神星的相似。
水星和金星可能具有相同模式
研究人员怀疑水星和金星可能符合与地球、火星和灶神星相同的模式。
“基于我们的分析，我们可以在理论上预测这两颗行星的组成，”保罗·索西说。
然而，目前这一预测无法直接验证。科学家目前没有来自水星或金星（这两颗最靠近太阳的行星）的岩石样本可供以同样的方式进行分析。
关于地球水的新谜团
“我们的结果为地球及其他岩石行星的形成历史提供了新的见解，”索西说。
这些发现也提出了一个重大的新问题。如果地球没有从太阳系外部接收到大量富含水的物质，科学家就必须解释在炎热的太阳系内部如何存在足够的水，最终形成了地球的海洋。
索西及其团队计划接下来调查这个问题。他们还想确定在围绕其他恒星的行星系统中是否会发生类似的过程。
“然而，在那之前，丹和我将不得不就地球及其邻近行星的物质组成进行许多激烈的辩论，因为尽管有了这些新发现，关于地球构成要素的科学探讨还远未结束，”索西说。