• 中文
  • 注册
  • 查看作者
  • 水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    我们的星球表面70%被水覆盖,水在我们日常生活中扮演着重要的角色,但是水最初是如何进入地球的呢?

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    我们的星球地球表面70%覆盖着水,我们位于离太阳最合适的位置,这让液态水得以存在。任意远一点水就会结冰,任意近一点温度就会过高,我们将会面临失控的温室效应的危险下,就像灼热的金星表面上正在发生那样。我们不太热,不太冷的位置在所谓的“金发姑娘地带”(Goldilocks zone)是件好事,因为当然,水对于生命是必须的。

    但是水是如何进入这儿的呢?水是我们星球的标志性特征,它在我们日常生活中举足轻重,了解水是怎么到达地球的也是了解这里的生物怎样以及何时演化的关键。但是我们甚至不知道它是怎么来,从哪儿来的。科学家们仍然在积极研究我们的星球最初是怎么变得如此潮湿的。

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    早期地球

    我们当前的行星形成图以一个原行星盘开始——那是围绕新形成的太阳旋转的大量气体和尘埃盘。当星盘中颗粒状的尘埃和冰之间相互作用,这些颗粒开始形成越来越大的团块。最终这些团块组成了我们称作的星子——岩石和巨型行星的组成成分。

    但在我们太阳系形成的早期,处于我们当前地球位置的气体尘埃盘太热了,所以即使组成圆盘的一堆碎片中大概率有水分子存在,水也太热而无法凝结成液体,反而导致其蒸发。况且,早期地球还没有一个大气层,这使液体水滴更容易被吹入太空。这给我们留下许多疑惑,如果地球不可能在海洋已经完好无损的情况下由圆盘形成,那么它们是如何到达这里的呢?

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    彗星与小行星

    行星科学家怀疑,如果地球的水不是与地球一起形成的,那一定是后来通过地外信使传递来的。小行星和彗星都拜访地球且都藏有冰(不确定小行星和彗星之间的区别吗?查看我们的早先一期)。事实上,小行星和彗星组成的模型表明,它们甚至藏有足够的冰,可以输送相当于地球海洋的水量。

    “是彗星或者小行星带来了地球上的水吗?是一个单一事件,还是许多个?这是多久以前发生的?”

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    所以,问题解决了吗?还没有。是彗星或者小行星带来了地球上的水吗?是一个单一事件,还是许多个?这是多久以前发生的?

    确定小行星或彗星是否给我们带来海洋的一种方法是查看这些宇宙天体的化学组成,并将其与地球进行比较来找出谁更相似。 例如,一个水分子总是有10个质子(氧原子有8个质子,氢原子各有1个质子);通常有8个中子(仅来自氧原子)。 但是水的不同同位素会有额外的中子。 例如,重水就是我们所说的由氧气和氘形成的水,氘和氢是氢的同位素,或者说是加有额外中子的氢。

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    2014年发表在《科学》杂志上的一项研究着眼于陨石里的水的不同同位素的相对含量,这些同位素被认为是从古老的小行星维斯塔坠落到地球上的。 维斯塔(Vesta)是小行星带中的第二大天体,表面坑坑洼洼,表明了它充满了碰撞的过去。

    维斯塔(Vesta)岩石样品里的水具有和地球上看到的水的相同同位素分布。 如今,这并不意味着维斯塔一定是我们的水源,而是在年龄和成分上可能与Vesta类似的一个或多个天体。

    但是,争议尚未解决。 一段时间以来,对彗星的研究似乎支持了地球的水来自小行星的观点。 21世纪初发射的罗塞塔号航天器是第一个绕行彗星的,也是第一个将着陆器(称为Philae)送入彗星表面的航天器。 多亏了Rosetta和Philae,科学家发现彗星上的重水(由氘组成的水)与“常规”水(由规则的传统氢制成)的比重与地球上不同,这表明,最多不超过10% 地球的水可能起源于一颗彗星。

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    但在2018年,彗星46P / Wirtanen的近距离通过使得行星科学家能够使用SOFIA(一种配备了望远镜的巨型喷气机——非常酷)对它的同位素组成进行更详细的研究。 他们发现彗星的氘和氢的比与地球上相似。 那么,这颗彗星与Rosetta和Philae研究的那颗彗星有何不同?

    好吧,彗星46P / Wirtanen来自一类所谓的“高活性”彗星,这意味着它们在靠近太阳时会比常规彗星释放更多的水。 这是如何做到的? 当一颗标准彗星接近太阳的热量时,来自其核的冰粒将升华或直接从固体冰变成气体,然后,如果到达地球表面,它们随后可以凝结成液态水。 但是,一颗过度活跃的彗星不仅会损失其核中的冰,而且还会损失其大气中富含冰的颗粒,这些颗粒先前已从核中加热并释放出来,但仍在周围徘徊。 那些冰冷的颗粒可能是使高活性彗星的同位素比与地球上的同位素比更相似的原因。

    所以即使高活性彗星很少见,但它们具有与地球上看到的同位素比相似的同位素比这一事实,使它们又重新回到了地球的宇宙注水者的竞选中。

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    地球上的水是和月亮一起到达的吗?

    更进一步的争议都围绕着这水何时到达。 在维斯塔的研究中,科学家发现,这些小行星样本也具有与碳质球粒陨石相同的“同位素指纹”,这是我们太阳系历史上最早的非常原始的陨石。 这种相似性挑战着这样一种观念,即水必须在地球最初形成后数亿年通过一次重大碰撞到达地球,而水可能来得更早,早1400万年范围内。

    然而,发表在《自然》杂志上的其他证据表明,水到达地球可能是同一事件的结果,这个事件给了我们太空中永远忠实的同伴——月球,从而处于太阳系的历史的更晚时期。

    ” 我们每天所用的湖泊和河流中所有淡水的气泡直径只有35英里(约合56公里)。就这样!我们只有这些。”

    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?

    根据USGS——即美国地质调查局,或者说研究地球环境和资源的科学家小组,如果你把地球上所有的水收集在一起,这个气泡的直径大约为860英里,或者1385公里。(这种单位转换特别适用于澳大利亚听众丹尼尔·巴兹利(Daniel Bazley),他在信中要求我为那些不采用美国英寸、英尺和英里制的人提供公制测量值。)

    但这就是所有的水,包括海洋中的咸水和地下深处我们无法接近的淡水。我们每天所用的湖泊和河流中所有淡水的气泡直径只有35英里(约合56公里)。就这样!我们只有这些。让我们尽我们所能保护和保存这一极其重要的资源吧。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. 赵丁丁- Everyday Einstein-Sabrina Stierwalt- quickanddirtytips

    如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

    转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

  • 0
  • 0
  • 0
  • 2.2k
  • 请登录之后再进行评论

    登录
  • 实时动态
  • 做任务
  • 偏好设置
  • 返回顶部
  • 单栏布局 侧栏位置:
    水从哪儿来?初时就有还是地外而来?-海报-博科园
    海报正在生成中,请稍等...
    关闭窗口
    下载海报