它自己造的?
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地球表面的70%覆蓋著水。 NASA
一種流行的說法是:地球上的水是外來的,是由彗星或小行星帶來的。最初的地球是乾燥缺水的。但新的研究結果顯示,情況也可能不是那樣:地球上最初的水是它自己製造出來的。
年輕的地球表面有一個巨大的熔岩海洋,與此同時它也擁有一個富含氫元素的大氣層。近日一篇發表在《自然》雜誌上的論文作者認為,地球上最初的水是這兩者相互作用的產物。
水覆蓋了地球70%的表面,這種情況在太陽系內是獨一無二的。雖然有理論認為是富含水的小天體給地球帶來了水,但近年的研究指出,小天體內蘊藏的水與地球上的水在化學結構上有很大不同。
研究人員發現,原始地球的體積如果比當前主流理論認為的稍大一些(大約相當於今天的0.2至0.3倍),那麼它就能夠自己製造水——原始地球總體而言要比今天要小很多,它通過不斷吸積周圍的塵埃和氣體逐漸長大。
如果是這樣,那麼原始地球就能夠在較長一段時間內擁有自己的大氣層;而由於當時原始太陽系在一個富含氫分子的空間環境中,這個原始大氣層中的氫分子含量比今天地球大氣層高很多。
研究人員之所以會有此推測,是因為他們發現,許多新生的岩質系外行星都有富含氫分子的大氣層。
系外行星中最多的是超級地球和迷你海王星。前者是比地球大但比海王星小的岩質行星,而後者是比海王星小的冰凍氣體巨行星。天文學家曾經發現,這些系外行星中有一些即使是在高溫高壓的條件下,其大氣層中依然含有水汽。
研究人員表示,年輕的系外行星在它們誕生後的最初幾百萬年中通常都會擁有富含氫分子大氣層。這樣的大氣層即使最終消失,依然會在行星的化學結構中留下蹤跡。
研究人員將地球與系外行星放在了一起進行研究,假設原始地球也曾擁有一個富含氫氣的大氣層,考察這對於地球的演化會產生什麼樣的影響。而結果顯示,如果是這樣,地球今天所擁有的一些特徵都能夠得到解釋——其中就包括了水。
研究人員建立了一個模型,對原始地球環境中的25種化合物和18種化學反應進行了研究。他們發現,如果存在一個富含氫分子的大氣,那麼就會有大量的氫與後來固化變成了地幔的熔岩海洋相結合。而大量的水,是一系列化學反應最直接的結果。
研究人員表示,大量氫在地球形成初期進入到熔融的地球內部,可以解釋兩個懸而未決的謎:一是地球表面的大量液態水從何而來;二是主要由鐵元素構成的地核為何其密度要比理論預期值低。
富含氫分子的原始大氣層對地球的影響。Edward Young / UCLA / Katherine Cain / Carnegie Institution for Science
文章來源: https://twgreatdaily.com/afd2c0d83073615652e5a04a67816099.html