地球上的水来自哪里?太阳,彗星还是地球本身,科学家们众说纷纭
你有没有过这样的疑问?尼亚加拉瀑布的水流到底是从哪里来的?水这种物质以各种形式存在与我们的生活中,或从天而降,或冲下河床,亦或从水龙头里倾泻而下,然而许多人从来没有想过,问过,水来自哪里。答案很复杂,远远超出了即将到来的潮汐或充满雨水的云,这个问题需要一直追溯到宇宙的起源。
大爆炸后不久,质子、中子和电子在100亿度的高温中聚集。几分钟内,被称为较轻元素的氢和氦,在核合成过程中形成了这些原子构件。较重的元素到很久以后才出现,那时较轻的元素在恒星内部和超新星期间经历了聚变。随着时间的推移,恒星将一波又一波的重元素送入太空,在那里它们与较轻的元素混合。
当然,氢和氧分子的形成和水的形成是两码事。这是因为即使当氢和氧分子混合时,它们仍然需要一点能量来形成水。这个过程非常激烈,到目前为止,还没有人找到在地球上安全地制造水的方法。
那么,我们的星球是如何被海洋、湖泊和河流覆盖的呢?答案很简单,我们仍然不知道,但我们有推测。一种说法是,近40亿年前,数百万颗小行星和彗星撞击了地球表面。快速一瞥月球坑坑洼洼的表面,我们就能了解当时的情况。有人认为,这些岩石并不是普通的岩石,而是相当于宇宙海绵的物质,在撞击时释放了大量的水。
虽然天文学家已经证实小行星和彗星上有水,但一些科学家认为这个理论不成立。他们质疑是否发生了足够多的碰撞来解释地球海洋中所有的水。此外,加州理工学院的研究人员发现,海尔-波普彗星的水比地球上的海洋含有更多的重水(也就是HDO,由一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子组成),这意味着撞击地球的彗星和小行星与海尔波普彗星非常不同,或者地球通过其他方式获得了常规的水(也就是H20,两个氢原子和一个氧原子)。
最近,天文学家已经揭示了前者可能是正确的。利用平流层红外天文天文台(SOFIA)的观测结果,他们发现,当维尔塔宁彗星在2018年12月最接近地球时,它向太空释放了非常"海洋"的水蒸气。
维尔塔宁是一种被称为"超活跃彗星"的特殊彗星家族,这种彗星比其他彗星向太空释放更多的水蒸气。研究人员通过比较观察到的H2O和HDO的比例得出了这一结论。地球上的海洋有一个非常特定的D/H比率(氘/氢比率),而维尔塔宁似乎也拥有同样的比率。由于从地面观测红外波长是不可能的(地球的大气层阻挡了这些波长),只有太空望远镜和SOFIA(飞行在大部分大气层之上)才能对彗星进行可靠的观测。
另一种说法是,年轻的地球受到了太阳内部产生的氧气和其他重元素的轰击。氧气与地球释放的氢气和其他气体结合,形成了地球上的海洋和大气。
来自日本东京工业大学的一组科学家提出了另一种理论,认为地球表面可能曾经覆盖着一层厚厚的氢,最终与地壳中的氧化物相互作用,形成了我们地球上的海洋。
最后,2017年的计算机模拟报告表明,地球上至少有一些水的更近来源。他们的想法是,水可能会在地幔深处形成,最终通过地震逸出。
所以,虽然我们不能确定水是如何来到地球的,但我们可以说,我们很幸运它来到了地球。
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