地球水的起源是一个巨大的谜团——但我们可能又发现了谜团的另一部分

如果地球上没有水，就不会有生命，宇宙中也会非常缺乏潮湿的模因。但水究竟是如何在这个星球上出现的，一直是个谜。地球并不是凭空而来，被海洋覆盖。水有一个起源故事，科学家们从未完全同意这个故事的内容。

在《地球物理研究杂志：行星》上发表的一篇新论文中，亚利桑那州立大学的研究人员提出，地球上的水起源于小行星带来的物质，以及太阳形成后散落的一些剩余气体。

这当然不是人们第一次提出我们所知道的（和饮用的）水来自外星。从历史上看，最简单的解释是地球上所有的水都来自在地球 46 亿年生命早期撞击地球的小行星。为什么？地球上的水与小行星中的水具有相同的化学特征——具体来说，氘（一种重氢同位素）与普通氢的比例。先前的实验表明，尽管这些巨大的碰撞产生了大量的热量和能量，但这些水可能仍然保存在当时还不是蓝色的星球上。

然而，这些理论还不足以填补我们对水的起源的某些盲点。地球海洋中发现的氢不一定与地球上其他地方的氢相同——在靠近地核的地方采集的样本含有极低的氘含量，这似乎表明这些氢不是来自小行星撞击。

“虽然很多模型都认为地球核心可能含有氢，但没有一个模型考虑过这会对地幔中氢的同位素比（氘与氢）产生多大的影响，”亚利桑那州立大学研究员、新研究的合著者史蒂文·德施 (Steven Desch) 说道。“地球一开始一定有一些额外的氢源，这些氢源的氘与氢的比率比小行星要低。唯一可能的来源是太阳星云气体。”

由于近年来的研究开始阐明原行星体如何与太阳星云气体共存（人们曾认为太阳星云气体在行星形成之前消失得太早），该团队开始更加认真地对待这个想法，并为氢气融入正在成长的行星的更深部分创造了更多机会。

最终，研究人员利用他们开发的新框架，确定了地球水历史最有可能出现的情景：数十亿年前，当太阳仍保留着太阳星云时，携带大量水的小行星开始相互聚合。这些小行星形成了我们所谓的行星胚胎，它们相互碰撞、融合，最终以足够的能量撞击，在胚胎外形成岩浆层。

与此同时，包含氢和其他稀有气体元素的太阳星云气体开始与岩浆相互作用，形成大气层。来自太阳星云的氢溶解到岩浆层的铁中。一种称为同位素分馏的化学过程将普通氢进一步拉向胚胎的核心，而更重（也更稀有）的氘则留在地幔中。由其他充满水的小行星形成的较小胚胎撞击了正在成长的地球胎儿，直到太阳系最终发现了它所熟知和喜爱的全尺寸地球，充满了水。

总而言之，这段历史证实了地球上的大部分水来自小行星，但它也表明地球上一小部分海洋（0.1% 到 0.2%）是由来自太阳星云气体的氢形成的。

此外，研究人员利用该模型预测地球上的氢足以形成大约八个海洋的水量：一个位于地球表面，两个海洋的氢位于地幔，还有足够五个海洋的氢位于地球核心。

归根结底，这些发现的最大限制在于我们使用的是模型。没有真正的方法可以证明这一切确实发生过。

不过，科学家可以做一些事情来测试这一新理论提出的一些可能性。我们不知道在早期地球胚胎中发现的深度和压力下同位素分馏是什么样子，但该团队计划继续进行实验室实验，以更详细地描述这一过程，以便该模型能够更好地反映实际情况。该团队还希望收集和分析更多氘氢比非常低的地幔样本，这将为这一起源故事提供更多支持。

除了地球之外，新理论的最大意义还在于其他星球的宜居性。“即使是远离富含水的小行星来源的行星也可能有水，”Desch 说。“也许没有地球那么多，但氢的含量大约相当于 0.1 到 0.2 个海洋”，这适用于金星和许多其他系外行星。“就该模型得到验证的程度而言，它强烈支持行星快速增长的想法”，并让人们对宜居星球形成速度可能比我们想象的更快的可能性感到兴奋。“这改变了我们对行星的很多理解。”

大卫·P·奥布莱恩 (David P. O'Brien) 是亚利桑那州图森市行星科学研究所的研究员，他没有参与这项研究，他认为新模型非常有趣，因为它结合了几种不同的水机制。“过去的大多数模型都是孤立地研究这些不同的机制，试图表明它们如何单独解释地球上的所有水，”他说。“这项新研究将它们放在一起研究，发现它们可能都在起作用……最终结果与测得的氘-氢值和地球上的惰性气体丰度一致。”虽然新模型并没有完全颠覆我们对地球水起源的认识，但奥布莱恩认为它很好地证明了这类过程是复杂且多方面的。

至少，这篇新论文很好地提醒了我们，太空中有许多岩石可能蕴藏着大量的水，有朝一日它们可能会成为不错的钻探地点，宝贝，钻探吧。