地球上的水是如何来的?

地球太阳系中独一无二的星球,诞生了生命,而生命的基础就是液态水的存在。虽然地球可能并不是太阳系中含水量最多的星球(木卫三的含水量可能比地球上更多),但是地球是唯一一个地表有液态水海洋的行星。现在海洋占据地球表面积的70.8%,地球上这么多的水是怎么来的呢?

地球是太阳系中唯一一个拥有地表液态水的星球
地球是太阳系中唯一一个拥有地表液态水的星球

外星来源假说

在太阳系形成之前,最接近太阳的原行星盘区域非常热,这个地方的水是无法存在的,有水分子也会被太阳加热逃逸到更远的距离。一般我们将早期太阳系中可能形成水冰的区域的边界成为霜线(或者雪线),这个区域位于小行星带中,距离太阳大约为2.7~3.1个天文单位。

所以根据这个理论,位于霜线内的天体基本上不含水,包括原始的地球上的水量远比现在要少,而位于霜线外的天体,比如彗星、海王星外天体甚至是各种卫星上都是富含水的。

一直到41~38亿年前冥古宙的后期重轰炸期,大量的霜线以外的天体(小行星和彗星)进入到太阳系内部撞击了内侧各大岩石行星,这些富含水分的天体在撞击地球的同时,也为地球带来了大量的水资源

这其中以彗星最为引人关注,因为现在彗星拖着的长长尾巴也是因为彗核中蕴含着大量的水冰和挥发性物质,这些物质接近太阳的时候,就会被挥发出来从而形成彗尾,所以很多人坚信是彗星为地球带来了大量的水资源。

彗星曾经被认为是地球水资源的主要来源
彗星曾经被认为是地球水资源的主要来源

地球水的化学分析

外星来源假说听起来好像是很完美,似乎能够解释清楚地球水的来源,但是后来科学家通过分析水中氢元素同位素比率的方式来研究地球水的来源,却发现,地球上的水和彗星中的水有很大的不同,这就导致另外一种结论:彗星不是地球上水的主要来源。

同位素比率是一种独特的化学指纹,能够识别不同天体中的水的特性。一般用来识别的同位素是氢的同位素氘,通过计算氘氢比(D/H),就能够了解不同天体上水的主要特性。

地球海水中的氘氢比(D/H)的精确值是(1.5576±0.0005)×10^-4
地球海水中的氘氢比(D/H)的精确值是(1.5576±0.0005)×10^-4

地球海水中的氘氢比(D/H)的精确值是(1.5576±0.0005)×10^-4,这个就是地球水的指纹。然后我们只需要比对其他天体上水的氘氢比,如果接近于这个值,那么就可能跟地球水是同源。

PS:因为地球诞生已经46亿年,而地球上也在不断的损失水,特别是水分子分解成氢气和氧气,而这其中质量较轻的氢更容易逃逸出去,所以随着时间的推移,地球水的氘氢比会增加一些,也就是氘氢比会随着时间推移缓慢增加一些。

小行星上的水和地球水氘氢比很接近

上面介绍了地球水的化学指纹——氘氢比,通过比对,科学家发现碳质球粒陨石具有和海水最相似的氘氢比,这表明,地球上的水可能来自于这些陨石。这些小行星起源于小行星带上,而在过去那里可能存在着一些蕴含着丰富水资源的原行星,然后将水输入到地球上。

新的研究表明,碳质球粒陨石之类的小行星反而和地球水的起源有很大的关联性
新的研究表明,碳质球粒陨石之类的小行星反而和地球水的起源有很大的关联性

之前呼声最大的彗星上的水和地球水大不同

记得小时候看到一些科普文章都说是彗星把水带到地球上的,但是现在科学家发现彗星上的水中氘氢比比地球海洋大2倍,这显然不大可能是地球水资源的主要来源。科学家通过模型计算出,地球上大约有10%的水是来自于彗星。

所以,综上所述,地球上的水最可能是来源于小行星带上的小行星,其中的一些富含水的小行星为地球带来了大量的水,现在我们应该感谢小行星带上没有形成一颗大行星,要不然,地球可能就变成一个干旱的星球了。

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