愛伊米

地球上的水怎麼來的?懸而未決的問題有了新答案

我們生活的地球可以說是一個水世界,海洋的面積佔到地球表面的71%,水資源儲量非常豐富。而縱觀太陽系中的其他星球,要麼太過炎熱、要麼乾燥、寒冷,其表面上都沒有液態水存在的跡象。

所以我們不禁要問,地球上這麼多水是怎麼來的?

地球上的水怎麼來的?懸而未決的問題有了新答案

這個問題其實一直是個懸而未決的問題,但我們也提出了一些看似合理的理論,來解答這個問題。

以前我們主要認為地球上的水來自於地球形成以後,外太陽系的彗星、小行星撞擊地球以後,將大量的水資源帶到了地球;

不僅如此,這些外來物質還為地球帶來了組成生命的一些關鍵要素,像氨基酸這樣複雜的有機分子長鏈,甚至是生命本身。

而地球自己在太陽系所處的位置剛好在宜居帶,距離太陽不是很近、也不至於太遠,以及地球本身的質量也足以吸引大量的氣體形成足夠的大氣壓力。

因此這些外來物到達地球以後,就有了液態水。也就順勢有了生命。

那麼問題是為何我們一直認為地球的水來自於外太陽系呢?這要從太陽系的形成說起。

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45億年前一團橢球狀且富含重元素的氣體雲在引力的作用下開始塌縮,很多區域性密度高的地方就開始吸引更多的物質,就像是滾雪球一樣越滾越大,這就是一個物質爭奪的過程。

於此同時,整團橢球狀的氣體雲從大尺度上也會沿著較短的軸一直塌縮,最後就形成了一個高速旋轉的原行星盤。

很明顯在行星盤的中心,是哪個在爭奪物質過程中的勝利者,它就是我們的太陽,由於它所吸引的物質佔據了整個太陽系99%以上的質量。

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因此太陽的引力就主宰了整個太陽系,不過整個太陽系這時還是異常的混亂,因為各大行星還在緩慢的形成。

不過有了太陽一切都有了秩序,那些較重的元素就會發生沉降,來到太陽附近,而那些較輕的元素會被太陽輻射壓力吹到更遠的地方。

而且靠近太陽的地方由於溫度較高,不可能有水分子的存在,因此我們認為內太陽就像是沙漠一樣,異常的乾燥,而氫元素也被太陽風吹到了外太陽系。

所以內太陽系的行星天體誕生時不僅乾燥、且氫元素的含量也很低,沒有自己形成水的條件。而氫元素、以及水,則基本上都在外太陽形成了氣態巨行星和被冰封在小行星之中。

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既然地球上有這麼多的水,這就讓我們猜測,是在地球形成以後水是由外太陽系的小行星帶來的。

但是地球上如此巨量的水,這得多少小行星砸到地球。因此這樣的解釋也不是非常完美。

科學家一直在猜測地球上的水有沒有可能就是地球本身形成時候自帶的,也就是來自本地,而非大部分來自小行星。

最近一項新的研究分析了一種比較罕見的隕石名叫:頑輝石球粒,這種隕石只佔我們在地球上發現隕石總量的2%,十分稀少。

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因為它是內太陽系行星形成時的殘留物,由於太陽的引力作用造成了內太陽系本身存在的小行星就非常少,因此我們能發現的這種隕石肯定也非常少。

像太陽系形成的時候留下的原始物質,基本都保留在了外太陽系。那科學家是怎麼知道頑輝石球粒就是內太陽系的殘留物呢?

證據是科學家分析了隕石中的化學成分、例如像是氮、氧、鈦、鈣這些元素的同位素的比例,發現這種隕石和地球岩石基本一樣,因此我們認為這些隕石就是構成內太陽系天體的基礎材料。

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最令人興奮的是,科學家在其中發現了含量非常高的氫元素,如果古老的地球是由頑輝石球粒這樣的隕石構成的,那麼其中的氫元素可以為地球提供三倍於現在的海洋水量。

這也說明了太陽系形成的時候並不像我們一開始猜測的氫元素大部分都跑到了外太陽系,其實還有很可觀的一部分被封存在了內太陽系。

有了氫這種原材料,就為地球海洋的形成提供了新的線索,這說明我們地球雖然形成時是乾燥的,但是大量的氫元素可以在形成的過程中和氧原子化合成為水,然後被火山等一些地質活動帶到大氣中。

地球上的水怎麼來的?懸而未決的問題有了新答案

最後透過降水再次回到地面,地球就有了海洋。所以地球上的水基本上都是自帶的,但是就沒有外來小行星的因素嗎?

有!因為科學家發現頑輝石球粒中的氫和的比例和地球海洋中氫和氘的比例有差異,而是和地球深層的水相同。

這說明地球表面的水確實還有外來物的幫助,就是小行星。

以上的發現為我們理解地球水的來源提供了一個線索,未來我們將研究這些氫原子是如何儲存在頑輝石球粒中的,以幫助我們更好地理解地球水起源的未解之謎。