关于“地球上水是从哪来的?地球诞生之初就有吗?”这个问题,说白了就是“地球上水的起源到底是咋回事?”,目前来说,相关的假说有:
自源说
外源说
前者说的就是地球形成时就自带了水,而后者则认为水是后来才有的,哪个更有道理呢?我们来一个个看。
自源说和太阳系的形成有关,话说关于恒星的形成的主流假说是星云假说。大约在46亿年前,在此前太阳系附近的位置,发生了一场超新星爆炸,科学家认为这场超新星爆炸是宇宙的第一代和第二代恒星。
在超新星爆炸过程中,恒星会把物质抛洒到宇宙空间中,形成了星云物质,而这些星云物质当中包含了氢、氧等元素。其中水就是以氢离子、羟基等形式广泛地存在于星云物质当中,不过,我们要注意的是,这些刚抛洒出来的星云物质都是比较热的,后来会慢慢冷却,这个冷却过程中,氢离子、羟基等形式的水就会和星云物质发生水化作用,随即进入到矿物质的晶格当中,然后就会被锁在矿物质当中。而我们的太阳系就是由于这片星云的引力探索坍缩形成的,在引力的作用形成了太阳,在形成太阳的过程中,一些边角碎料在引力的作用下逐渐形成各个行星。
而其中就有一部分含水的星云物质构成了地球。原始地球很热,一部分水以水蒸气的形式跑出来,不过由于地球的引力束缚,水蒸气并没有离开地球。
后来,随着原始地区的冷却,这些水蒸气以液态的形式下落,也就是雨,这也是一场地球历史上历时最长的雨,大概持续了上百万年甚至上千万年。
这场雨使得地球有了原始海洋,那你可能要问了,有没有证据呢?
实际上,也确实有,这就是尖晶橄榄石,还有别名就是林伍德石。
科学家发现,这种尖晶橄榄石当中富含水分子,
在距离地表200km处,100万个尖晶橄榄石晶体分子当中就大概含有2000个水分子;
在距离地表410km~610km处,100个尖晶橄榄石晶体分子中就有1.5个水分子。
并且很有可能上、下地幔的过渡带当中存在大量的尖晶橄榄石。
通过简单估算,大致可以算出来仅仅尖晶橄榄石的总含水量就有可能达到4..485*10^(10)亿吨,这是目前表面总水量的3倍之多。
除此之外,科学家还发现了44亿年前的锆石碎片,这证明了不仅仅尖晶橄榄石,其实早期地球地表也存在水,这些水有一部分进入了锆石当中。
当然,这其实也是目前自源说最大的问题,那就是这些水是如何进入到锆石和尖晶橄榄石当中的,这个作用机理是什么,目前还是未知的。
除了自源说之外,还有外源说。其实也很好理解了,就是说地球上的水其实是外太空带来的。这话也不是乱说的,要知道,太阳系内有水的天体简直多了去,按含水的百分比来看,地球都不算多的。
于是,就有科学家在思考,有没有可能在地球形成的早期有小行星或者陨石来送水。结果,这么一找,还真让他们发现了。大概在距今40亿年~38亿年前,地球就曾经承受了大规模地小行星、陨石、彗星的撞击,这当中的一部分“天外来客”就含有大量水,它们就像送水工人一样,一批批地往地球上搬水。
在距今40亿至38亿年前,地球遭受了小行星大规模的撞击,这些小行星都含有大量的水,他们像送水工一样,不断地给地球送水。那这个假说有没有证据呢?
实际上,确实有,科学家针对不同的天体做D/H的比例分析。什么是D/H比例分析呢?其实水当中,我们通常写分子式是H2O,但实际上其中也会有一些D2O,也就是原子核内有一个质子和一个中子的氢原子,用"D"来表示,也管它叫做:氘。
水中的H2O的D2O比例是不变,所以,只要测一下地球上的水和各种小行星,陨石,彗星上的水的D/H比例就可以知道两者是不是同源的。
科学家测算得到,地球上的水的D/H比例是1.558*10^(-4),大概就是说每100万个氢原子对应156个氘原子。通过各种比对,科学家发现,有一种叫做碳质球粒陨石的,它其中包含的水的D/H比例是和地球上水的D/H比例是一模一样的。碳质球粒陨石大概占到太阳系总陨石数量的86%上,而且还都富含水。
但这个假说就一定对么?其实也有科学家提出质疑,没有可能是外来送水和地球自身的水都有,然后正好调节成碳质球粒陨石那样的D/H比例,而不是水都是由碳质球粒陨石等天体送来的?
主流理论?
其实除了这两个假说之外,还有其他假说,但都不是比较非主流。目前科学界比较认可的是自源说,但有一部分科学家逐渐倾向于支持自源说和外源说一起作用的结果,也就是说,地球一开始就有水,但是后来也有陨石,小行星和彗星来送水。
以上这些,也就是关于“水”的起源的相关理论。