在太阳系中,地球是个特别的存在,因为它是目前已知唯一存在生命的天体。都说水是生命之源,人类文明的诞生自然也离不开水。但是你是否想过这样一个问题:地球上的水究竟从哪儿来?
地球表面超过三分之二被水覆盖,从太空中看,或许地球更适合被称为“水球”。然而一个令人惊讶的事实是:这些水只占地球总质量的很小一部分,更多的水隐藏在我们脚下深处,埋在由岩石构成的地幔中,被束缚在沉重的地核里。确切地说,这里的“水”都不是以液态形式存在的。没人知道我们的星球内部究竟藏着多少水,而这些水又是从哪儿来的。
彗星、小行星“撞”出来的?
关于地球水源之谜,目前比较有代表性的说法有“外源说”和“内源说”。“外源说”候选者之一是彗星和富含水的小行星或矮行星。
被称为“脏雪球”的冰彗星,其成分是水和星际尘埃,冰彗星撞击地球会带来大量冰封的水。然而,科学家发现,大多数彗星水的化学成分与地球水似乎并不匹配。显然,地球上的水应该主要来自别的地方。
彗星之外的另一个选择是小行星或矮行星,比如谷神星。和地球相比,谷神星虽然个头不大,但是如果像许多人猜测的那样,谷神星有一半是水,那么地球上全部的水,也就相当于几个谷神星这样的天体所含的水量。
是否有这样一种可能:在混乱的太阳系早期,有几颗类似谷神星的天体撞上了地球。只要有四五个这样的天体,就足够为我们的星球带来海洋,而无需再受其他彗星和小行星的“洗礼”了。
太阳风“吹”出来的?
“外源说”的另一个有力候选者是太阳风。2021年,英国格拉斯哥大学领导的国际研究小组发现,地球之水“天上来”——来自太阳风。太阳风由来自太阳的带电粒子组成,在太阳系早期撞击地球的小行星所携带的尘埃颗粒表面产生了水。
在高科技的加持下,科学家们得以非常详细地观察S型小行星(以硅为主要成分)“丝川”微小碎片表面的纳米级尘埃颗粒,发现其中确实富含水。如果将其按比例放大,储水量是惊人的,每立方米岩石约含20升水。
格拉斯哥大学卢克·戴利博士表示,这项研究不仅让科学家们对地球水资源的来源有了了解,还有助于未来的太空任务。“宇航员如何在不携带补给的情况下获得足够的水,是未来太空探索的障碍之一。”他说,“研究表明,‘丝川’上产生水的太空风化过程,很可能也发生在其他没有空气的行星上。这意味着宇航员或可直接从行星表面的尘埃中制取新鲜的水源,比如在月球上。”
地核是个“大水库”?
地球是由原始的太阳星云气体和尘埃,经过分馏、坍缩、凝聚而形成的。凝聚后的这些星子继续聚集形成行星的胚胎,然后进一步增大生长而形成原始地球。如果水从一开始就是地球的组成部分,那么就不需要用外来物质来解释水的来源了。“内源说”认为,地球可能一直就是湿润的。
有研究称,太阳系初期形成的特殊陨石——顽火辉石球粒陨石,很可能参与了地球的形成。这种陨石的氢含量很高,其释放的氢足以形成至少3倍的地球海水。此外,大气中大量的氮也可能来自于它。
另一项研究也表明,地球可能在其演化早期,就从富含氢的太阳星云中获得了大量的水。早期地球的氢有四分之三以上可能进入了地核。而地球的地核就像一个“大水库”,储存着地球上大部分的水。
只有地球上有液态水?
很多人都觉得太空中的水很稀少,实际上,由于氢和氧两种元素在宇宙中的丰度非常高,水在太阳系中是非常丰富的。
整个太阳系形成于巨大的星际分子云,因此,太阳系中从一开始就拥有大量水。靠近太阳的行星和卫星,由于温度较高,往往难以在其表面留住水。但在距离适度的地方,水可以大量地以固态或液态存在,比如我们的地球。
在我们的邻近行星——火星的表面上,也发现了很多干涸的河床、湖泊、三角洲、冲积扇等,这说明火星表面曾有大量的水。现在科学家也相信,火星地下和两极可能藏有很多水。
不仅不缺水,除地球外,有液态水的星球也有不少。如冥王星,天王星,木星的卫星木卫二、木卫三和木卫四,以及土星的卫星土卫二和土卫四,都显示出内部含有液态水的迹象。
地球上的水究竟从哪儿来?或者主要从哪儿来?我们似乎摸清了一些头绪,但仍迷雾重重。如果将来能揭开地球水源之谜,或能为我们理解早期太阳系动态,进一步探索宇宙,提供一个新的切口。