根据科学家普遍认可的理论，彗星和小行星将水带到地球。但事情并非这么简单，地球水的来源仍是一个不解之谜。一项新研究指出并非所有地球水都来自彗星和小行星。氢是宇宙内最丰富的元素，也是解答与地球水有关疑问的关键所在。研究人员指出氢，至少部分氢来自于太阳星云。
第七远征队的一名队员用广角镜头从国际空间站拍摄的地球照片，当时空间站从太平洋上空掠过一项新研究指出并非所有地球水都来自彗星和小行星。氢是宇宙内最丰富的元素，也是解答与地球水有关疑问的关键所在。研究人员指出氢，至少部分氢来自于太阳星云，即太阳形成后留下的一个气体和尘埃云。这项新研究由亚利桑那州立大学地球与空间探索学院以及分子科学学院的彼得·布塞克教授领导。在深度挖掘新研究的细节前，我们不妨回顾一下长久以来被普遍接受的地球水来源理论——彗星和小行星将水带到地球。
艺术概念图，环绕一颗新生行星系统的尘埃和气体云。地球上的水，至少部分来自于这样的尘埃-气体云
彗星和小行星“带水撞地”
很久以前，很多科学家就认为地球上的水来自于彗星和小行星。一切要从太阳形成讲起。当太阳在一个分子云内形成时，太阳消耗掉云内的绝大多数物质，只给行星、小行星和彗星等太阳系的其它所有天体留下少量物质。随着太阳按下核聚变的按钮，猛烈的太阳风将外层的大量氢剥离。这些氢进入的区域最后孕育出水星、金星、地球和火星等多岩行星。彗星是多冰多岩天体，据信含有大量早期太阳喷射的氢。小行星也含有氢，只是数量较少。它们成为太阳系的重要“氢库”。
形成之初，地球就是一个熔化的球，表面不断遭到小行星撞击。早期太阳系远比现在混乱，“交通事故”成为家常便饭。随着小行星和彗星撞击炙热的地球，水和氢跑到太空。随着时间推移，地球不断冷却，来自彗星和小行星的水得以在地球上凝结，不再被蒸发到太空。
“黎明”号飞船拍摄的灶神星。灶神星喷射的陨石可能帮助形成地球上的水
同位素比值能够证明这一点。重氢同位素氘与普通氢的比率是一个“化学签名”。按照科学家的理论，如果两个天体的水的氢氘比率相同，说明它们拥有相同的源头。地球海洋的氢氘比率与小行星的水相同。这也就是为什么“彗星和小行星将水带到地球”成为一项普遍接受的理论。
有漏洞遭质疑
科学家是一群不满现状的人，总是在寻找更理想更合理的解释。在这项新研究之前，他们便质疑“水来自彗星和小行星”的理论。年，一些科学家对不同年龄的陨石进行分析。他们首先研究碳质球粒陨石。这种陨石形成的时间与太阳大致相同，是已知最为古老的陨石。它们是地球的最早构件。
随后，科学家又对来自灶神星的陨石进行研究。在太阳系诞生后大约万年，灶神星在与地球相同的地区形成。根据年的研究，远古陨石的构成与太阳系类似，同时拥有大量水，因此科学家普遍认为它们是地球水的一个重要来源。
氢原子由一个质子和一个电子构成。相比之下，重氢还含有一个中子年研究的测算结果显示，这些陨石的化学构成与碳质球粒陨石以及地球上的岩石相同。因此，科学家得出一个结论，碳质球粒陨石是可能性最大的地球水共同来源。研究论文作者霍斯特·马沙尔当时指出：“这项研究表明地球上的水最有可能与岩石同时出现。地球形成时就是一颗地表存在水的湿润星球。”研究小组认为地球上的某些水来自于陨石撞击。
氢是关键所在
新研究进一步巩固了年的研究结论。新研究论文的作者指出海洋和它们的同位素比率不可能描绘出整幅图画。地球与空间探索学院的天体物理学教授史蒂文·德斯奇表示：“这是天文学界的一个盲点。测量海水的氘氢比率时，研究人员发现比率与小行星的水非常接近，因此很容易认为地球上的所有水都来自于小行星。”我们很难指责他们，因为这毕竟是一个非常有说服力的证据。
艺术概念图，小行星和彗星将水带到原始地球研究小组提出了一个新的地球形成模型，用以解释地球海洋中的氢与地核-地幔分界线之间的差异。新模型指出几十亿年前，环日星云内的大型含水小行星形成了行星。这些行星胚胎不断遭受撞击并且迅速生长。最终，一次猛烈的撞击融化了最大胚胎的地表，将其变成一个熔岩海洋，最后演化成地球。
这个最大胚胎拥有足够的引力，能够留住大气层。它从太阳星云吸收包括氢（数量最多的气体）在内的气体，形成大气层。太阳星云中的氢所含的氘较少，比小行星的氢轻。这些氢溶解在熔岩海洋的熔铁中。
地球，宇宙内已知唯一的生命家园德斯奇和其他作者指出年公布的一项研究表明，地球上的海水或许不能代表地球上的原始水。海水可能在地表和地下深处的水库之间循环，随时间推移改变氘氢比率。这意味着地下深处的水至少能够代表部分地球原始水。这些水可能直接来自于太阳星云，而不是彗星和小行星撞击。
通过一个被称之为“同位素分馏”的过程，这些氢进入地球的核心。氢吸附在铁上，被铁带到地核，氘则留在熔岩，冷却后形成地幔。持续的撞击带来更多水，地球的质量也随之不断增加，直至达到今天的体量。
行星撞击改变了地球的历史这个新模型的关键是地核中的氢与地幔和海洋中的氢不同。地核水的氘较少，这意味着什么呢？新模型允许研究人员估算地球生长和演化过程中小行星撞击带来的水量，同时与地球形成时来自太阳星云的水量进行比较。研究论文合著者、分子科学学院和地球与空间探索学院助理教授吴军（音）表示：“每个地球水分子中就有一两个来自于太阳星云。
恒星星云也负责“供水”
这项研究从一个新的视角，研究行星的形成、演化以及早期生命如何在一颗年轻行星上繁衍生息。吴军指出：“模型显示任何大型多岩系外行星都可能形成水，这几乎是一个不可避免的过程。”
艺术概念图，环绕一颗恒星的巨大小行星带。地球上的水并非都来自于彗星和小行星，系外行星或许也是这种情况此前，科学家认为只有存在大量含水小行星和彗星的恒星系统，才能孕育出有生命的行星，但事实可能并不是这样。在其它恒星系统，并非所有类地行星都会被富含水的小行星撞击。新研究指出任何适居系外行星都可能从母星星云获得水。地球将大量水藏在内部。地幔大概有两个海洋，地核有四五个。系外行星的情况可能差不多。
需要指出的是，新模型涉及到同位素分馏。当溶解在铁中时，氘氢比率如何发生改变，科学家的了解还不够深入，而这恰恰是新模型的核心。新研究中，科学家只能推测这种变化。总体上说，新研究对其它地球水来源研究是一个很好的补充。一旦对同位素分馏过程进行更深入的研究，新模型将面临更严格的考验。
博科园-科学科普｜文：埃文·高夫/漫步宇宙/qqtaikong博科园-传递宇宙科学之美
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/1803.html
