新的研究证明,地球上至少有相当一部分水,形成于星际空间,可以追溯到太阳形成之前。这也意味着,太阳系外的其他行星也会在含有大量水的环境中形成,意味着生命在银河系中遍地开花的前景相当乐观。水是地球上生命起源的关键物质,对于评估其他行星上是否可能存在生命也相当重要。确定地球上水的最初来源,是了解养育生命的环境如何形成的关键,也是了解其他地方有多大可能性找到类似环境的关键。
在我们的太阳系中,水可以说是无处不在。不只地球上有水,那些冰质彗星和卫星上也有水,甚至连水星上永远晒不到阳光的阴影盆地中也有水冰的存在。水还存在于来自陨石、月球和火星的矿物样本之中。尤其是彗星和小行星,由于本身就较为原始,它们为我们太阳系早期的环境提供了天然的“时间胶囊”。在太阳尚处在幼年时,它被一个原行星盘所包围,也就是所谓的“太阳星云”(solar nebula),行星便在其中诞生。
但是,科学家此前一直不太清楚,太阳星云中的冰,到底来源于太阳形成之前的星际分子云,还是在太阳形成的过程中全部被破坏然后又通过化学反应重新形成的。这个科研团队在研究太阳系水冰的历史时,重点关注了氢和它的重同位素氘。同位素是同一种元素的不同原子,拥有相同数目的质子,但中子数目不同。质量上的差异使得同位素在参与化学反应时出现细微的性质差异。
因此,水分子中氢和氘的比率能够告诉科学家,这些水分子形成时处在怎样的环境当中。地球上至少有一部分水,在太阳形成之前就已经形成。这个研究团队建立了模型来模拟原行星盘,其中来自星际空间水冰中的所有氘原子都已经被化学反应清除了,因此这个系统不得不从头开始,在长达100万年的模拟时间中,自行生产出含氘的水冰。
研究团队之所以这样做,是为了弄清楚这样一个行星系统能不能产生出我们在陨石样本、地球的海水和“时间胶囊”彗星中看到的那种氘氢比率。结果发现,他们的模型没办法做到这一点——这意味着,我们的太阳系中至少有一部分水起源于星际空间,可以追溯到太阳诞生之前。英国埃克塞特大学物理及天文学系的姆·哈里斯(Tim Harries)教授也参加了这项研究。
他说:“在寻找其他行星上是否存在生命的征途上,这是向前迈进的重要一步。通过辨别地球上水的远古起源,我们能够了解太阳系的形成过程并不独特,太阳系外的行星也会在含有大量水的环境中形成。因此,这项研究提出了这样一种可能性:某些外星行星上很可能拥有适宜的环境,有水资源存在,让生命得以演化。”