地球上的水從哪來的,真來自于太空嗎?科學家從小行星上找到答案

漫酱~ 2022/12/26 檢舉 我要評論

水是從哪里來?

45億年前,也就是地球剛剛誕生的時候,突然一個火星大小的行星飛奔而來,與地球相撞。

想象畫面

最終的結果,導致兩個星球產生了一定程度的融合,而其他碰撞時產生的碎塊,經過冷卻形成了月球。

這就是我們現在世界的基礎!

剛碰撞完成時的地球,可不是我們現在這樣,它完全就是個煉獄的存在。如果你生活在那個時代,相信我,僅僅需要 0.001秒鐘你就會變成灰燼。

科學研究證明,那時地球熱到一個連石頭,都能給氣化的地步,平均溫度在 2000攝氏度左右。

斗轉星移,隨著地球逐漸冷卻,液態水也開始出現。直到如今,水占據了地球幾乎 71%的面積,體積約 13億8600萬立方千米

但是,如果我們環顧四周,那麼就會有個問題。比我們離太陽近的水星與金星沒有水,比我們離太陽遠的火星也沒有水。

那麼 地球上的水究竟是怎麼來的?本期內容,我們就剖析一下 地球的水來自于何方?

水來自太空理論

當前主流的理論認為,地球的 水極有可能來自于太空,因為水這種東西本身在太空并不少見。

比如木星的 衛星歐羅巴上,就充斥著豐富的水資源,其水量大約是 地球的兩倍

科學家經研究認為,歐羅巴的豐厚水量,是因為其離太陽足夠遠導致的。

歐羅巴

為什麼這麼說呢?水量的多少跟距離太陽遠近有什麼關系呢?

我們的太陽系最初之時是一片星云,在不知多少年的時間里,星云的塵埃與星體的殘骸,經過碰撞與坍塌,逐漸形成了我們的太陽。

太陽誕生后,它的引力讓剩余的塵埃,在其周圍逐漸的旋轉成一個濃密的平面,這就是原行星盤。

因為當時的太陽足夠熱,又過了不知多少年,一些質量較低的元素。被太陽風給吹離了太陽,越飄越遠。

而其他較重的元素,例如鐵或者氧等元素。逐漸在太陽附近形成了一些行星,其中就包括地球。

由于地球在形成之初,吸收了大量的鐵與氧,導致構成水的其中一種 元素-氧,在地球上十分常見。

雖然氧氣的比例只有地球的21%左右,但是作為巖石星球的地球,卻擁有大量的二氧化硅,比如石英、水晶等等。

地殼中主要元素占比

不過僅有氧還不行,眾所周知, 水是由氫與氧構成的,由于氫這種元素十分輕,它們幾乎都被吹向了木星、土星或者其他更遠的地方。

那麼有意思的事情就來了,構成 地球上水的氫是從何而來?

無氫不成水

正所謂無氫不成水!

有理論認為,大量的氫,是通過隕石來到地球的。這是一種特定類型的隕石,被科學家稱之為 球粒隕石

這種隕石中含有豐富的水。別想歪了,它可不像椰子一樣插個吸管,就能喝個暢快。

因為這些球粒隕石中的水分子,跟隕石已經融為一體了,石中有水,水中有石,說的就是這種感覺。當然,這也是目前地球上大部分水的存儲方式。

如今分析出一塊隕石中的物質含量,已不是難事

知識點來了,海洋中的水,其實只占地球水資源的一小撮,而地球巖石中的水量,據估計可能是海洋水量的 18倍之多。一般來說,提取這些巖石當中的水分,只能通過高溫熔化。

當時,球粒隕石撞擊地球的時候,地球還是一個充滿巖漿的星球,這也就是說所有的球粒隕石,幾乎都落入了地球的巖漿當中。

經過巖漿的融化,球粒隕石中的水分被釋放出來,然后瞬間被巖漿氣化。大量的水蒸氣會逐漸的進入大氣層。

隕石撞擊想象圖

這是一個非常巧合的時間段,因為此時地球的表面還沒有冷卻,要知道巖漿冷卻之后,就會形成固體巖石,大面積固體巖石會形成巖石蓋,這就意味著水蒸汽就無法逃脫。

隨著地球上的水蒸氣越來越多,而且地球也在不斷地冷卻,在某個時間段,第一個海洋就誕生了。

隨著這個過程不斷地重復,地球就擁有了越來越多的海洋。

不過,此海洋非我們現在所認知的海洋,它的溫度達到了 230攝氏度左右

看到這里有人說,230度的水早就成為水蒸氣了,因為水的沸點是100度啊。

氣壓低沸點就低,假如你登上了珠穆朗瑪峰,在只有海平面三分之一氣壓的山頂,你會發現水的沸點大約在 68攝氏度

而在地球剛誕生的幾億年里,整個大氣足夠厚重濃密,導致大氣壓十分高。因此,那時海洋中水溫可能超過230攝氏度,卻依舊沒有沸騰。

綜上所述,太空的隕石,地球的巖漿在某種意義上來說,它們就是地球上水的造物主!

水來自太空的這種理論,其實也有質疑。因為科學家發現,球粒隕石中的水,與現在地球上的水化學成分是不同的。

這里的化學成分,我們指的是組成水的氫這個元素,兩者有很大的區別。在氫的同位素里,組成地球水的氫元素,是由一個質子與一個電子組成的,被稱為 輕氫

而球粒隕石中的氫,卻是由一個質子與一個中子組成,這種氫元素也被稱之為 氘( dāo)。

因為中子的存在,導致氘的重量要更重,也被稱為 重氫。太陽系目前存在的氘幾乎都來源于大爆炸時期,是球粒隕石重要的組成部分。

很多科學家就是通過這一點,來質疑 水源于太空的理論

除了上述的質疑,還有一種質疑。他們認為雖然現代海洋的水并非地球早期的水,畢竟溫度上沒有保持在常年230攝氏度左右。但是,至少在地球的初期,這些海洋應該也已經存在了。

那麼,如果我們可以找到當年的水,是不是就可以測試出水的成分?還記得剛才說,地球上大部分水的存儲方式是存儲在巖石當中麼?

經過研究得知,當年的巖石就是現在的地幔層,科學家通過可以找到的地幔碎片,測試出地幔巖石中的氫是輕氫。

地球構造

這就是說明了當時組成地球上水的氫元素,并非是球粒隕石中的 重氫氘。因此, 水來源于太空的理論更加飽受爭議

不過,在近十多年的研究當中,科學家發現了一種富含輕氫的沒有特殊形狀的新隕石,這導致水來源于太空的理論,被再次推向風口浪尖。

2021年,有科學家發表最新的研究成果。他們通過 研究小行星發現,小行星的輕氫含量足夠高。

根據之前的認知,宇宙中充滿了重氫氘,那麼輕氫是如何出現的呢?

經過多次嘗試,他們發現,如果將富含重氫氘的巖石,暴露在太陽風之下,一段時間之后,巖石中的重氫氘都轉化成了輕氫。

根據后期研究得知, 太陽風可以發射很多粒子,其中也包括質子,當質子在路徑上撞擊到重氫氘之時,就會帶走重氫氘中的一個電子,使之變成輕氫。

太陽風粒子想象圖

然后這些輕氫會逐漸的與一些巖石融合,成為一體,當它成為隕石的時候,墜落到地球上,就被巖漿融化,輕氫就與地球上的氧結合,最終形成了水。

隨著時間的推移,越來越多的隕石墜落,地球上的水就越來越多。然后經過幾十億年的變遷,最終形成了我們現在看到的樣子。

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