水源之謎新答案：地球之水天上來

地球是太陽系中唯一表面存在液態(tài)水的行星。但這些水是從哪里來的，地球的水含量有多少？人們通常認(rèn)為，水是在地球形成的最后階段，由彗星或太陽系外形成的水合小行星運送到地球的。

近日，法國南茜巖石地質(zhì)研究中心的研究人員確定了一系列球粒隕石的水濃度和成分，并認(rèn)為地球上的水可能起源于頑火輝石球粒隕石等物質(zhì)釋放的氫，這表明地球形成之初就擁有足夠的形成水的基礎(chǔ)元素。相關(guān)論文刊登于《科學(xué)》。

論文通訊作者Laurette Piani告訴記者，“我們研究的頑火輝石被認(rèn)為是與地球構(gòu)成部分最相似的物質(zhì)之一，它確實含有足夠的氫，足以提供至少3倍于地球海洋總水量的水，甚至可能更多?！?/p>

實際上，太陽系十分“濕潤”。除了地球，科學(xué)家在月球、火星、水星、彗星和大行星的冰冷衛(wèi)星上也發(fā)現(xiàn)了水的痕跡。但水是從哪里來的呢？

之前，一個研究太陽系水起源的研究小組認(rèn)為，水有一半是在太陽誕生之前形成的，也就是說，水是在塵埃和氣體云中形成的，而塵埃和氣體云是太陽系的始祖。如果水能在這樣的云中大量形成，那么它可能無處不在。

研究人員把重點放在了氘上。氘是氫的一種重形態(tài)，與普通的氫一起在宇宙大爆炸中產(chǎn)生?？茖W(xué)家得出結(jié)論，當(dāng)水形成時，產(chǎn)生富含氘的“重水”的反應(yīng)比產(chǎn)生正常水的反應(yīng)略快，因此水中氘的比例增加了。研究小組估計，地球上大約50%的水可能在45億年前太陽誕生之前就已經(jīng)存在了。

但是，美國宇航局約翰遜航天中心的Anne H. Peslier告訴記者，根據(jù)太陽系形成的模型，地球作為太陽系內(nèi)部的行星，應(yīng)該只有很少的水，甚至沒有水。

但這顆藍(lán)色星球不僅在海洋和大氣中蘊藏著水，而且在其內(nèi)部深處的巖石中也鎖著相當(dāng)于幾個大洋的水。為何同是“太陽之子”，行星間的差異卻如此之大？

要找到答案，研究人員就需要借助太陽系初期形成的特殊隕石。頑火輝石球粒隕石也被學(xué)術(shù)界稱為“E型球粒隕石”，被認(rèn)為是原始太陽系星云凝聚產(chǎn)生的物質(zhì)。

結(jié)合宇宙化學(xué)模型分析，研究人員認(rèn)為，地球上的水可能起源于頑火輝石球粒隕石向地殼和地幔中釋放的氫。而參與地球形成的頑火輝石球粒隕石中氫含量很高，使其釋放的氫足以形成至少3倍的地球海水。

前不久，發(fā)表于《自然—地球科學(xué)》的一項研究也表明，地球可能在其演化早期從富含氫的太陽星云中獲得了大量的水。

Peslier表示，該研究為揭開地球水源謎題帶來了一個關(guān)鍵而優(yōu)雅的元素?！暗厍蛏系乃赡軄碜孕行蔷奂男窃莆镔|(zhì)?！彼f。

◎ 編譯|唐鳳

◎ 來源|中國科學(xué)報（有刪減）