一口气搞懂水的起源

关于“地球上的水是怎么来的"的问题一共有两个主流的假说:自源说,外源说。目前这两个假说都有可靠的证据,我们来一一分析下。

自源说

现在主流科学家对太阳系是怎么来的,提出一个星云假说。

科学家们认为,太阳系始于一场星云的引力坍塌,46亿年前,在太阳系附近发生了一场超新星爆炸,超新星爆炸所产生的冲击力把物质都抛洒到宇宙空间中,形成了星云。


这些星云当中就包含了含有水的元素:氢和氧(也有其他元素),但当时温度较高,星云在慢慢冷却的过程中,氢离子与羟基等形式的水和星云的物质发生水化作用,然后进入到矿物的晶格之中。

而这片星云,后来逐渐在引力作用下坍缩形成太阳,而形成太阳的边角料形成了各大行星。


但是要知道,地球早期的温度特别高,地球以熔融状态下存在,而水被汽化为水蒸气,之所以没有跑太远,是因为地球的引力对水蒸气有束缚力,束缚着水蒸气在地球周围徘徊。


后来,地球逐渐冷却,在冷却的过程中,水蒸气又冷却为液体从空中飘下来,下了一场持续上百万年甚至千万年的大雨。这场雨也是地球上的水的来源之一。因此关于水的来源也被称为自源说,意思是地球自带的水。


那么,自源说得理论有没有科学依据呢?

事实上,真的有,科学家们在林伍德石的晶格之中发现了水分子存在,下图就是矿物质的晶格。


并且这种矿物质含水量非常丰富:

距地表200km处,每100万个尖晶橄榄石晶体分子中就大约有2千多个水分子。
而且,越深入地下,尖晶橄榄石晶体含水量越丰富,据科学家保守估计,地球上仅仅尖晶橄榄石晶格之中的含水量就达到了4.485*10^18吨,是现在地球表面总水量的3倍左右

外源说

除了自源说外,科学家们也认同外源说。这是因为宇宙中含水的实在是太多了,不信,你看太阳系内的各个天体含水量,和他们一比,地球含水量并不算高。


除了太阳系内的行星,太空中含有水的天体也很多,比如彗星。科学家研究发现,彗星主要是由水、甲烷、二氧化碳等组成的冰状星球。


而地球在距今40亿年左右,经历过大规模的彗星以及小行星的撞击,这些天外来物就像是地球的送水工一样,为地球搬运了大量的水。

证据之一就是不同天体的水D/H的比例会有所不同,只要分别测量一下地球上的水和小行星以及陨石、彗星上水的D/H的比例就可以知道彼此是不是来源于同一个地方。


通过对比发现,碳质球粒陨石它所包含的水的D/H比例和地球上的一模一样,而这种陨石数量占到地球总陨石的86%左右。因此同源,也就是说,碳质球粒陨石曾经为地球输送过大量的水。


那么问题来了,自源说和外源说都有坚定地证据支持,究竟哪一个说法才是地球上水的来源呢?

其实,目前科学界比较认可的是自源说,但也有一部分科学家逐渐倾向于自源说与外源说一起作用的结果。也就是说,地球上自己产生于一部分水,且有许多水被所在矿物质的晶格之中;再加上小行星以及各种天体撞击地球时,也为地球带来大量的水,两者共同作用之下, 地球才形成了现在的水。


总结

自源说:地球在形成之初时就有水,只不过水是由氢离子与羟基等形式存在,因为和星云物质发生水化作用,所以被锁进矿物质的晶格之中,证据就是林伍德石的晶格之中富含水分子。

外源说:宇宙中有大量天体含有水,比如彗星;这些天体与早期地球碰撞时,水分以及陨石都被留在地球上,证据就是碳质球粒陨石水的D/H比例和地球上的一模一样。 

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