创世之柱:地球上的液态水究竟是怎么来的?

我们知道,组成水的元素是氢和氧,这两种元素在地球上非常常见,但是在地球刚刚形成时,温度非常高,以至于水无法以液态的形式存在在地面上,而是以氢离子与羟基的形式存在。

如果地球上不存在水,那么生物根本无法在地球上出现。所以我们在寻找外星文明时,会把是否有液态水当作一个重要的因素去考核。

既然水对于地球生命这么重要,我们今天就好好聊一聊,地球上的水究竟是怎么来的。

地球上的水

其实地球上的水,早在地球形成之初就存在了。

大约在45亿年前,在现在的太阳附近有一片2光年的星云物质,星云物质是恒星的摇篮,哈勃望远镜曾经拍摄过一组照片“创世之柱”,这些物质就是星云物质。

研究表明,这些奇怪的幸运就是孕育恒星的地方,由于星云的物质分布不均,会导致引力坍塌,最终凝聚成一颗有一颗的恒星。

太阳也是这样形成的,但是在形成太阳的过程中,还有一些边角碎料,这些物质形成了太阳系的其他星球,地球就是这样来的。

我们知道,组成水的元素是氢和氧,这两种元素在地球上非常常见,但是在地球刚刚形成时,温度非常高,以至于水无法以液态的形式存在在地面上,而是以氢离子与羟基的形式存在。

后来,地球温度逐渐降低,其中一部分水在冷却过程中,被锁进了矿物质晶格之中,比如:尖晶橄榄石的晶格之中就含有大量的水。只是这些水并不是以液态的形式存在。

还有一些水,在地球逐渐冷却过程中,从水蒸气凝结成雨降落到地面上,而这场雨持续了差不多几百万甚至上千万年的时间。

这种理论就是自源说,意思是地球上的水是地球自己产生的。

宇宙的送水工

和自源说相反的是外源说,意思是地球上的水是地球外部送来的。

虽然在我们的认识里,地球是唯一有液态水的星球,但你知道吗?太阳系内的其他星球也有水,而且从水的含量上看,地球上的水含量并不是最高的。

之所以我们很少见到其他星球上有水,是因为水要么因星球温度过高而汽化了,要么因星球温度过高而形成冰盖。

比如:木卫二虽然也有大量液态水,但由于木卫二表面温度过低,导致木卫二的表面是由厚厚的冰盖组成,但冰盖之下却存在着液态水。

金星上虽然也含有水,但金星温度高达400-500摄氏度,水无法以液态的形式存在。

除此之外,彗星、小行星等星球也存在着大量的水。在地球刚刚形成之初时,地球曾经遭受过大量的小行星以及陨石撞击,这些天体的撞击就像是宇宙的送水工一样,源源不断地为地球送来了大量的水。

外源说的证据就是水的成分。虽然水都是由氢和氧构成的,但是氢有同位素,其中原子核内只有一个质子的叫做氕;原子核有一个质子以及一个中子的叫做氘,由氘组成的水也叫做重水。还有一种是由1个质子以及两个中子组成,叫做氚。

根据氢的同位素,我们可以分析一下地球海洋中的水以及陨石、小行星上水的D/H比例,就可以地球上的水究竟来自于哪里。

分析结果发现,碳质球粒陨石中水的D/H比例和地球上的D/H比例一样。但也有科学家认为,这个研究并不能证明地球上的水起源于宇宙,因为水的D/H比例可以通过大自然调和,所以他们更倾向于认为地球上的水起源于地球本身。

但越来越多的科学家认为,地球上的水既有地球自带的,也有宇宙天体送来的,只不过这两者哪个占比更多一些,还需要更深入的研究。

总结

了解了地球的水起源之后,我们会发现,地球并不是宇宙中唯一一个自带水的星球,甚至含水量也不是最高的。从这个因素来看,宇宙中很可能存在着类似于地球这样存在着大量水的星球,只要星球的温度合适,那么该星球就会像地球一样存在着湖泊、海洋等。

如果一个星球存在着湖泊、海洋,那么它们有可能会诞生生命,只不过由于我们的探测技术有限,再加上宇宙中各个天体之间的距离非常遥远,以至于我们暂时还无法发现外星生命存在的证据。

但是通过“水”这个因素,我们可以有目的地寻找可能会诞生生命的太空星球。

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