地球上的水从哪来的,真来自于太空吗?科学家从小行星上找到答案
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水是从哪里来?
45亿年前,也就是地球刚刚诞生的时候,突然一个火星大小的行星飞奔而来,与地球相撞。
想象画面
最终的结果,导致两个星球产生了一定程度的融合,而其他碰撞时产生的碎块,经过冷却形成了月球。
这就是我们现在世界的基础!
刚碰撞完成时的地球,可不是我们现在这样,它完全就是个炼狱的存在。如果你生活在那个时代,相信我,仅仅需要0.001秒钟你就会变成灰烬。
科学研究证明,那时地球热到一个连石头,都能给气化的地步,平均温度在2000摄氏度左右。
斗转星移,随着地球逐渐冷却,液态水也开始出现。直到如今,水占据了地球几乎71%的面积,体积约13亿8600万立方千米 。
但是,如果我们环顾四周,那么就会有个问题。比我们离太阳近的水星与金星没有水,比我们离太阳远的火星也没有水。
那么地球上的水究竟是怎么来的?本期内容,我们就剖析一下地球的水来自于何方? 水来自太空理论
当前主流的理论认为,地球的水极有可能来自于太空,因为水这种东西本身在太空并不少见。
比如木星的卫星欧罗巴上,就充斥着丰富的水资源,其水量大约是地球的两倍。
科学家经研究认为,欧罗巴的丰厚水量,是因为其离太阳足够远导致的。
欧罗巴
为什么这么说呢?水量的多少跟距离太阳远近有什么关系呢?
我们的太阳系最初之时是一片星云,在不知多少年的时间里,星云的尘埃与星体的残骸,经过碰撞与坍塌,逐渐形成了我们的太阳。
太阳诞生后,它的引力让剩余的尘埃,在其周围逐渐的旋转成一个浓密的平面,这就是原行星盘。
因为当时的太阳足够热,又过了不知多少年,一些质量较低的元素。被太阳风给吹离了太阳,越飘越远。
而其他较重的元素,例如铁或者氧等元素。逐渐在太阳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,吸收了大量的铁与氧,导致构成水的其中一种元素-氧,在地球上十分常见。
虽然氧气的比例只有地球的21%左右,但是作为岩石星球的地球,却拥有大量的二氧化硅,比如石英、水晶等等。
地壳中主要元素占比
不过仅有氧还不行,众所周知,水是由氢与氧构成的,由于氢这种元素十分轻,它们几乎都被吹向了木星、土星或者其他更远的地方。
那么有意思的事情就来了,构成地球上水的氢是从何而来?无氢不成水
正所谓无氢不成水!
有理论认为,大量的氢,是通过陨石来到地球的。这是一种特定类型的陨石,被科学家称之为球粒陨石。
这种陨石中含有丰富的水。别想歪了,它可不像椰子一样插个吸管,就能喝个畅快。
因为这些球粒陨石中的水分子,跟陨石已经融为一体了,石中有水,水中有石,说的就是这种感觉。当然,这也是目前地球上大部分水的存储方式。
如今分析出一块陨石中的物质含量,已不是难事
知识点来了,海洋中的水,其实只占地球水资源的一小撮,而地球岩石中的水量,据估计可能是海洋水量的18倍之多。一般来说,提取这些岩石当中的水分,只能通过高温熔化。
当时,球粒陨石撞击地球的时候,地球还是一个充满岩浆的星球,这也就是说所有的球粒陨石,几乎都落入了地球的岩浆当中。
经过岩浆的融化,球粒陨石中的水分被释放出来,然后瞬间被岩浆气化。大量的水蒸气会逐渐的进入大气层。
陨石撞击想象图
这是一个非常巧合的时间段,因为此时地球的表面还没有冷却,要知道岩浆冷却之后,就会形成固体岩石,大面积固体岩石会形成岩石盖,这就意味着水蒸汽就无法逃脱。
随着地球上的水蒸气越来越多,而且地球也在不断地冷却,在某个时间段,第一个海洋就诞生了。
随着这个过程不断地重复,地球就拥有了越来越多的海洋。
不过,此海洋非我们现在所认知的海洋,它的温度达到了230摄氏度左右。
看到这里有人说,230度的水早就成为水蒸气了,因为水的沸点是100度啊。
气压低沸点就低,假如你登上了珠穆朗玛峰,在只有海平面三分之一气压的山顶,你会发现水的沸点大约在68摄氏度。
而在地球刚诞生的几亿年里,整个大气足够厚重浓密,导致大气压十分高。因此,那时海洋中水温可能超过230摄氏度,却依旧没有沸腾。
幸亏我们人类没有生活在那个时代,否则下海游个泳都会被烫秃噜了皮。
综上所述,太空的陨石,地球的岩浆在某种意义上来说,它们就是地球上水的造物主!
水来自太空的这种理论,其实也有质疑。因为科学家发现,球粒陨石中的水,与现在地球上的水化学成分是不同的。
这里的化学成分,我们指的是组成水的氢这个元素,两者有很大的区别。在氢的同位素里,组成地球水的氢元素,是由一个质子与一个电子组成的,被称为轻氢。
而球粒陨石中的氢,却是由一个质子与一个中子组成,这种氢元素也被称之为氘( dāo)。
因为中子的存在,导致氘的重量要更重,也被称为重氢。太阳系目前存在的氘几乎都来源于大爆炸时期,是球粒陨石重要的组成部分。
很多科学家就是通过这一点,来质疑水源于太空的理论。
除了上述的质疑,还有一种质疑。 他们认为虽然现代海洋的水并非地球早期的水,毕竟温度上没有保持在常年230摄氏度左右。但是,至少在地球的初期,这些海洋应该也已经存在了。
那么,如果我们可以找到当年的水,是不是就可以测试出水的成分?还记得刚才说,地球上大部分水的存储方式是存储在岩石当中么?
经过研究得知,当年的岩石就是现在的地幔层,科学家通过可以找到的地幔碎片,测试出地幔岩石中的氢是轻氢。
地球构造
这就是说明了当时组成地球上水的氢元素,并非是球粒陨石中的重氢氘。因此,水来源于太空的理论更加饱受争议。
不过,在近十多年的研究当中,科学家发现了一种富含轻氢的没有特殊形状的新陨石,这导致水来源于太空的理论,被再次推向风口浪尖。
2021年,有科学家发表最新的研究成果。他们通过研究小行星发现,小行星的轻氢含量足够高。
根据之前的认知,宇宙中充满了重氢氘,那么轻氢是如何出现的呢?
经过多次尝试,他们发现,如果将富含重氢氘的岩石,暴露在太阳风之下,一段时间之后,岩石中的重氢氘都转化成了轻氢。
根据后期研究得知,太阳风可以发射很多粒子,其中也包括质子,当质子在路径上撞击到重氢氘之时,就会带走重氢氘中的一个电子,使之变成轻氢。
太阳风粒子想象图
然后这些轻氢会逐渐的与一些岩石融合,成为一体,当它成为陨石的时候,坠落到地球上,就被岩浆融化,轻氢就与地球上的氧结合,最终形成了水。
随着时间的推移,越来越多的陨石坠落,地球上的水就越来越多。然后经过几十亿年的变迁,最终形成了我们现在看到的样子。
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