地球是已知唯一一个表面存在液态水的行星,这是解释生命出现的基本特征。然而,这些水是否一直存在于构成我们星球的岩石中?或者,它是由后来撞击地球的小行星和彗星带来的?还是地球的水源来自这两种来源的结合?在2020年8月28日的《科学》杂志上,来自南锡的岩石学和地球化学研究中心(CNRS/洛林大学)的科学家通过展示地球上现存的大部分水可能从一开始就存在,为这一争论做出了贡献。
然而,地球是在太阳系的一个温度太高的区域形成的,水无法凝结并与冰一起与其他固体聚集,长期以来支持了水后期添加的假设。然而,构成地球的岩石中存在的水量从未被准确估计。科学家们专注于与地球成分相似的陨石,称为顽火辉石球粒陨石(1),更具体地说是其中一小部分在其生命周期中经历了很少加热的陨石,因此仍然表现出原始成分。使用两种互补技术,他们测量了这些陨石中的氢含量,并精确确定了其中一部分的位置。
他们的结果表明,地球的原始岩石可能含有足够的水,至少是地球海洋中水量的三倍,甚至更多。此外,这些陨石中的氢具有与储存在地球地幔中的水相同的同位素组成(2),而海洋的同位素组成与含有95%顽火辉石球粒陨石水和仅有5%由彗星或富含水的小行星带来的水的混合物一致。因此,地球似乎从其构成材料中获得了绝大多数的水。
(1)这些非常罕见,占陨石的不到2%。尽管有十三块陨石被集中用于这项研究,但其中一些已经被改变,只有十一颗被认为具有原始的水含量。
(2)水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。像许多化学元素一样,氢可以以几种不同的形式存在,称为同位素,它们的质量不同。