地球上的水到底是來自「天上」,還是來自「地下」?

天空之城 2021/03/17 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

地球的表面分佈著大量的水,如果你從太平洋的上方俯瞰,你將會看到地球像極了一個「水球」,根據科學家的估算,地球表面的水量高達130億億噸!假如把這些水準均分給所有的地球人,那平均每一個人大約可以分到1.8億噸。

正是因為擁有了大量的液態水,地球才可以孕育出包括我們人類在內的所有生命,也讓擁有高等智慧的人類開始思考一個問題:地球哪來這麼多的水?

總的來講,這個問題存在著兩種解釋,一種是這些水來自於地球之外,也就是從「天上」掉下來的,另一種則是這些水來自地球本身,也就是從「地下」冒出來的。長久以來,科學家們一直在試圖搞清楚地球上的水到底是來自「天上」,還是來自「地下」,下面我們就來瞭解一下。

如上圖所示,氫(H)、氦(He)、氧(O)、碳(C)是宇宙中排名前四的元素,由於氧元素的化學性質非常活潑,因此氧很容易與氫發生反應生成水(H2O),和碳發生反應生成二氧化碳(CO2),也就是說,水和二氧化碳在宇宙本來就是廣泛存在的。

但宇宙中的水很多,並不代表地球在形成時的水也很多。

地球並不是一開始就像現在這麼大,根據「星雲理論」,地球是眾多星雲物質通過一點一點的吸積逐漸形成的,這是一個從小到大的漸進過程,而水是一種具有揮發性的物質,並且也比較輕,所以地球的質量必須要增長到一定的程度時,其產生的引力才能束縛住水。

在地球最終形成之前,太陽早已形成並且開始發光發熱,其釋放出的能量會不斷地將其附近的水變成液態和氣態,並將它們向太陽系週邊驅離,而此時的地球引力很小,只能眼睜睜著看著大量的水離自己越來越遠,當地球終於成長到可以束縛水的時候,它所在的區域已經幾乎沒有水了。

離太陽越遠溫度就越低,當被太陽驅離的水超過了太陽系的「雪線」(大概位於現在的火星和木星軌道之間),就會凝結成固體,從而變得很容易吸積,所以在「雪線」以外的各種天體通常都擁有大量的水。

我們可以看到,按照這樣的說法,地球在形成之後是極為缺水的,而在太陽系週邊卻又是富含水的。

正是因為如此,科學家才大膽推測,地球上的水應該是來自「天上」,即太陽系週邊的那些富含水的小天體帶來的,而其中最佳的「候選者」當然就是彗星了(彗星又稱「髒雪球」,一般認為它們起源於太陽系週邊的柯伊伯帶和奧特星雲,其含水量最高可以超過50%)。

然而「彗星說」很快就被潑了一盆冷水,因為後續的觀測資料表明,已知彗星所含的水的同位素比值(氘氫比)與地球上的水完全不一樣,於是科學家就將目光投向了「第2候選者」——太陽系中的小行星。

在形成地球的同一時期,太陽系中也形成了數量龐大的小行星,由於種種原因,它們最終沒有吸積成更大的天體,直到現在,太陽系中仍然存在大量的小行星,它們主要分佈在火星軌道與木星軌道之間的「小行星帶」之中。

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