天文科普:地球上的水是從哪里來(lái)的?
發(fā)布時(shí)間:2020-08-18
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水對(duì)于地球生命而言是非常重要的因素,如果地球上不存在水,那么生物根本無(wú)法在地球上出現(xiàn)。所以我們?cè)趯ふ彝庑俏拿鲿r(shí),會(huì)把是否有液態(tài)水當(dāng)做一個(gè)重要的因素去考核。

既然水對(duì)于地球生命這么重要,我們今天就好好聊一聊,地球上的水究竟是怎么來(lái)的。

地球上的水是怎么來(lái)的?

其實(shí)地球上的水,早在地球形成之初就存在了。

大約在45億年前,在現(xiàn)在的太陽(yáng)附近有一片2光年的星云物質(zhì),星云物質(zhì)是恒星的搖籃,哈勃望遠(yuǎn)鏡曾經(jīng)拍攝過(guò)一組照片“創(chuàng)世之柱”,這些物質(zhì)就是星云物質(zhì)。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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研究表明,這些奇怪的幸運(yùn)就是孕育恒星的地方,由于星云的物質(zhì)分布不均,會(huì)導(dǎo)致引力坍塌,最終凝聚成一顆有一顆的恒星。

太陽(yáng)也是這樣形成的,但是在形成太陽(yáng)的過(guò)程中,還有一些邊角碎料,這些物質(zhì)形成了太陽(yáng)系的其他星球,地球就是這樣來(lái)的。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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我們知道,組成水的元素是氫和氧,這兩種元素在地球上非常常見(jiàn),但是在地球剛剛形成時(shí),溫度非常高,以至于水無(wú)法以液態(tài)的形式存在在地面上,而是以氫離子與羥基的形式存在。

后來(lái),地球溫度逐漸降低,其中一部分水在冷卻過(guò)程中,被鎖進(jìn)了礦物質(zhì)晶格之中,比如:尖晶橄欖石的晶格之中就含有大量的水。只是這些水并不是以液態(tài)的形式存在。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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還有一些水,在地球逐漸冷卻過(guò)程中,從水蒸氣凝結(jié)成雨降落到地面上,而這場(chǎng)雨持續(xù)了差不多幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)年的時(shí)間。

這種理論就是自源說(shuō),意思是地球上的水是地球自己產(chǎn)生的。

宇宙的送水工

和自源說(shuō)相反的是外源說(shuō),意思是地球上的水是地球外部送來(lái)的。

雖然在我們的認(rèn)識(shí)里,地球是唯一有液態(tài)水的星球,但你知道嗎?太陽(yáng)系內(nèi)的其他星球也有水,而且從水的含量上看,地球上的水含量并不是最高的。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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之所以我們很少見(jiàn)到其他星球上有水,是因?yàn)樗匆蛐乔驕囟冗^(guò)高而汽化了,要么因星球溫度過(guò)高而形成冰蓋。

比如:木衛(wèi)二雖然也有大量液態(tài)水,但由于木衛(wèi)二表面溫度過(guò)低,導(dǎo)致木衛(wèi)二的表面是由厚厚的冰蓋組成,但冰蓋之下卻存在著液態(tài)水。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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金星上雖然也含有水,但金星溫度高達(dá)400-500攝氏度,水無(wú)法以液態(tài)的形式存在。

除此之外,彗星、小行星等星球也存在著大量的水。在地球剛剛形成之初時(shí),地球曾經(jīng)遭受過(guò)大量的小行星以及隕石撞擊,這些天體的撞擊就像是宇宙的送水工一樣,源源不斷地為地球送來(lái)了大量的水。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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外源說(shuō)的證據(jù)就是水的成分。雖然水都是由氫和氧構(gòu)成的,但是氫有同位素,其中原子核內(nèi)只有一個(gè)質(zhì)子的叫做氕;原子核有一個(gè)質(zhì)子以及一個(gè)中子的叫做氘,由氘組成的水也叫作重水。還有一種是由1個(gè)質(zhì)子以及兩個(gè)中子組成,叫做氚。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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根據(jù)氫的同位素,我們可以分析一下地球海洋中的水以及隕石、小行星上水的D/H比例,就可以地球上的水究竟來(lái)自于哪里。

分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),碳質(zhì)球粒隕石中水的D/H比例和地球上的D/H比例一樣。但也有科學(xué)家認(rèn)為,這個(gè)研究并不能證明地球上的水起源于宇宙,因?yàn)樗腄/H比例可以通過(guò)大自然調(diào)和,所以他們更傾向于認(rèn)為地球上的水起源于地球本身。

但越來(lái)越多的科學(xué)家認(rèn)為,地球上的水既有地球自帶的,也有宇宙天體送來(lái)的,只不過(guò)這兩者哪個(gè)占比更多一些,還需要更深入的研究。

總結(jié)

了解了地球的水起源之后,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),地球并不是宇宙中唯一一個(gè)自帶水的星球,甚至含水量也不是最高的。從這個(gè)因素來(lái)看,宇宙中很可能存在著類(lèi)似于地球這樣存在著大量水的星球,只要星球的溫度合適,那么該星球就會(huì)像地球一樣存在著湖泊、海洋等。

地球上的水是從哪里來(lái)的?

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如果一個(gè)星球存在著湖泊、海洋,那么它們有可能會(huì)誕生生命,只不過(guò)由于我們的探測(cè)技術(shù)有限,再加上宇宙中各個(gè)天體之間的距離非常遙遠(yuǎn),以至于我們暫時(shí)還無(wú)法發(fā)現(xiàn)外星生命存在的證據(jù)。

但是通過(guò)“水”這個(gè)因素,我們可以有目的地尋找可能會(huì)誕生生命的太空星球。

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