北京時間 5 月 12 日消息，眾所周知，水是生命必不可少的條件，而地球是已知唯一被海洋覆蓋的行星。那么，地球上這么多的水來自哪里？
這個問題并不簡單。長期以來，人們一直認為地球在形成之初十分干燥，沒有水的存在。當(dāng)時的地球很靠近太陽，而太陽系形成時的溫度很高。在這個模型中，水可能是通過彗星或小行星的碰撞來到地球的。如此復(fù)雜的起源意味著我們的星球在宇宙中很可能是獨一無二的。
然而，在 2020 年的一項研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水 —— 或者至少是組成水的氫和氧 —— 可能就存在于最初形成地球的巖石中。如果這是真的，那么宇宙中其他地方就很可能也存在具有液態(tài)水的“藍色行星”。
地球表面和內(nèi)部的水
液態(tài)水覆蓋了地球表面的 70% 以上，其中約 95.6% 為海洋，其余 4% 存在于冰川、冰蓋、地下水、湖泊、河流、土壤和大氣中。然而，地球上大部分的水都深藏在地下：地幔中包含的水的體積是海洋的 1 到 10 倍。
地球的水，從大到小分別是：地球表面、內(nèi)部和大氣中的水；液態(tài)淡水；淡水湖泊和河流
在地球表面，“水”意味著兩個氫原子結(jié)合一個氧原子（H20），而在地幔中所謂的“水”，對應(yīng)的則是礦物質(zhì)、巖漿和流體中的氫。這些氫可以與周圍的氧結(jié)合，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下形成水。
雖然水只占地球質(zhì)量的不到 0.5%，但在地球自身演化和地表生命的形成過程中，卻起著至關(guān)重要的作用。早期太陽系存在大量的氫，主要以氫氣（H2）的形式存在，或與氧原子結(jié)合形成水（H2O）。然而，地球和其他巖石行星（水星、金星和火星）是在太陽附近形成的，那里的溫度太高，水無法以冰的形式融合到巖石中，而是只能蒸發(fā)。那么，為什么今天的地球上有這么多水，無論是在地幔還是在地表？
一個被普遍接受的假設(shè)是，含水的小行星向地球輸送了氫。在地球上，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些具有獨特球粒結(jié)構(gòu)的隕石，稱為球粒隕石；這些隕石來自質(zhì)量較小的小行星。與行星不同的是，小行星自誕生以來從未經(jīng)歷過地質(zhì)演化，因此，它們是太陽系最初幾百萬年的良好見證。
太陽系形成之初是一團氣體和塵埃，行星和行星體由塵埃凝聚而成。在星際物質(zhì)的低壓下，水能否融入行星體取決于周圍的溫度：在零下 120 攝氏度以上，水以蒸氣形式存在，不與其他固體凝結(jié)
例如，碳質(zhì)球粒隕石形成于距離太陽足夠遠的地方，最初含有水冰（所有的水冰后來都通過熱液蝕變?nèi)谌肓怂系V物中）。相比之下，普通球粒隕石和頑輝石球粒隕石形成之處距離太陽更近，那里的水呈氣態(tài)，并且大量地融入到巖石中。和巖石行星一樣，普通球粒隕石和頑輝石球粒隕石通常被認為是“干燥的”。
到目前為止，科學(xué)家公認的假設(shè)是，地球形成于干燥的物質(zhì)，而地球的水來自于離太陽更遠的天體輸送；這些天體包括含水隕石，如碳質(zhì)球粒隕石或彗星等。然而，關(guān)于彗星的假設(shè)并沒有得到近期歐洲空間局羅塞塔號任務(wù)探測結(jié)果的支持。
地球水的另一個來源？
另一項研究則講述了一個不同的故事。法國洛林大學(xué)的研究人員分析了頑輝石球粒隕石中的氫。這些“干燥”的隕石可以很準確地模擬地球形成過程中的巖石，因此其氫含量暗示了地球形成過程中可能存在水。
左圖的默奇森隕石是一塊碳質(zhì)球粒隕石（0.46g），其包含的水合礦物和有機組分形成于外太陽系。右圖為頑輝石球粒狀隕石（Sahara 97096，70 克），不含形成于內(nèi)太陽系的水合礦物
研究人員通過觀察各種同位素的含量來比較地球巖石和頑輝石球粒隕石的成分組成。他們發(fā)現(xiàn)，盡管頑輝石球粒隕石不含水合礦物質(zhì)，但確實含有少量的氫，其同位素比例與地球一致。在凝聚成硬質(zhì)球粒隕石的礦物和有機化合物中，氫通常以微量（<0.1%）存在，這就解釋了地幔和部分海洋中所含的大部分水的來源。因此，地球上大部分的水（更準確地說是水的組成元素氫和氧）可能從一開始就存在。
水的地球起源意味著什么？
當(dāng)然，這項研究并不能告訴我們海洋何時在地球表面出現(xiàn)，但科學(xué)家已經(jīng)知道，地球上的水不一定是由離太陽很遠的含水天體提供的。至于內(nèi)太陽系的巖石中，氫是以什么形式和什么過程被吸收和儲存的，我們目前還不得而知。
在內(nèi)太陽系巖石中存在的氫具有特別重要的意義，因為其很可能是其他巖態(tài)行星（水星、金星和火星）上水的起源。類似的巖石也可能為圍繞其他恒星運行的行星提供了水，從而使其具有發(fā)展出生命的條件 —— 至少是我們所知的生命形式。