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小行星+太阳星云=地球上的水?

时间:2024-04-26 05:39 来源:网络整理 转载:我的网站

水是生命的源泉,没有水就没有生命。但是,地球上的水到底是从哪里来的呢?这个问题一直困扰着科学家们,因为它关系到地球和太阳系的形成和演化历史。

有人可能会认为,地球上的水就是在地球形成的时候就存在的,就像其他的元素一样。但事实并非如此。地球形成于大约46亿年前,当时太阳系还是一个由尘埃和气体组成的旋转盘。在这个盘中,由于重力和碰撞,一些小颗粒逐渐聚集成为更大的物体,称为原行星。原行星不断地相互撞击和合并,最终形成了现在我们看到的行星。

但是,在这个过程中,由于太阳的高温和强烈的辐射,以及原行星之间的剧烈碰撞,大部分的水分子都被蒸发或者逸出了大气层。所以,地球刚形成的时候,并不是被一层层海洋包裹着的。那么,地球上的水是后来才出现的吗?如果是这样,它们又是从哪里来的呢?

同位素是指具有相同原子序数(即原子核中质子数目相同),但不同原子量(即原子核中质子和中子数目之和不同)的原子。例如,氢元素有三种同位素:氕、氘和氚(超重氢)。它们都有一个质子,但氘多了一个中子,而氚多了两个中子。由于不同同位素之间存在质量差异,它们在化学反应或者物理过程中会表现出不同的性质。

科学家们发现,在地球海洋水中,每3200个氕原子中就有一个氘原子。而在一些小行星中发现的水也具有相同或者相近的比例。这就说明了这些小行星可能是地球上水的来源之一。而且,以前的实验表明,即使几十亿年前小行星撞击地球产生了大量的热和能量,但是水还是在这颗尚未完全形成的星球上保留了下来。

但是,这些理论还远远不足以解释我们对水起源的其他一些盲点。例如,在地球海洋中发现的氢元素和地球其他部分的氢元素不一定相同。来自地球核心部分的样本拥有极少量的氘,而且氢元素不同同位素之间的比例和海洋并不相同,这似乎表明地核部分的氢元素并非来自小行星的撞击。那么,地球上的水还有其他的来源吗?

太阳星云是指太阳系形成时,由尘埃和气体组成的旋转盘。在这个盘中,除了形成行星之外,还有一些气体没有被消耗掉,而是继续围绕着太阳旋转。这些气体中包含了一些轻元素,如氢、氦等。这些元素在太阳系中是很稀有的,因为它们很容易被太阳的高温和辐射驱散。

然而,近年来的研究已经可以解释行星胚胎是如何与太阳星云气体共存的(这些星云气体曾经被认为在行星开始形成之前就会很快消失),这样的共存使得星云气体中的氢元素更容易留在行星内部。鉴于这种可能性,该研究小组开始更认真对待地球上的氢元素可能来源于星云气体的这一想法。

最终,研究人员利用他们新开发的框架获得了地球最有可能的水起源历史:数十亿年前,拥有大量水的小行星开始相互融合,而太阳此时仍保留着太阳星云。这些融合的小行星创造了行星胚胎,然后经过不断的碰撞和合并,撞击的能量非常大,以至于可以形成行星胚胎外层的岩浆层。

这就是地球上水的来源的最新理论。它不仅解释了地球上水的化学特征,还揭示了地球和太阳系的形成和演化过程。当然,这个理论还有许多细节和问题需要进一步的研究和验证。但是,它已经为我们打开了一个新的视角,让我们更加敬畏和珍惜这个蓝色星球上的水资源。毕竟,水不仅是生命的源泉,也是我们与宇宙的联系。