你喝的水,或许是某个小行星送到地球来的?

地球:我不制造水。

小行星、彗星:我们只做水的搬运工。

水与生命息息相关。

谚语:人可三日无餐,不可一日无水。(生存)

诗云:好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。(繁衍、哺育万物)

在科学家的眼里,水是生命的先决条件,因此我们不断地在宇宙中寻找“水”星。

那地球上的水是从哪里来的呢?从远处看过来,地球就像圆形的蓝色大理石,表面70%由蓝色所占据,非常显眼、特殊,但至今科学家都没有完全弄清楚这么多水是怎么来的。

图:雪球地球事件

现今,我们不断对系内的行星进行探索,发现尽管在数十亿年前,火星、金星、水星都存在过水,但早已蒸发殆尽,而离太阳较远的行星则为冰封世界,地球是唯一一个始终存在液态水的星球,哪怕发生过表面完全冰封,冰面深处也暗流涌动,孕育着勃勃生机。

水化学式,H2O,由氢与氧原子组成。氢是序数最低的元素,也是宇宙最简单、最丰富的元素,它在宇宙最早期形成,氧则是恒星核聚变后的产物。当恒星死亡,发生超新星爆炸就会把氧抛洒到宇宙之中。

46亿年前,恒星已经经过了几代的更替,产生了足够多的氧,如今氧元素含量在宇宙中位居第三,仅次于氢与氦。在宇宙诞生之后的前92亿年岁月里,大量氢与氧结合在一起形成了水分子,但寒冷使它们大多以冰晶的形式存在于尘埃云之中。

自源说

最早,科学家对于地球上的水并不是太过在意,因为地球形成时,尘埃云是重要的组成部分。不过,随着人类对恒星与行星的认识,自源说就难以自圆其说了。

在宇宙中,漂浮着大量气体、尘埃云,当受到外界干扰(如超新星爆发波及)会打破平衡的状态,出现密度起伏,高密度区由于引力更强会形成漩涡,吞噬这片星际云。

随着物质不断聚集,内部压力与温度不断升高,当核心的原子再也承受不住时,原子核与原子核就会“合并”(核聚变),释放大量能量,引起连锁反应,被点燃后的星球称之为恒星。

图:2020年,智利超大望远镜拍摄到Aurigae星系的形成,恒星在图像的中心,被挡住了,周围行星开始形成。

在外围高速旋转的一些剩余尘埃与气体会相互碰撞、聚集形成了行星,行星的形成也并非一蹴而就。

地球雏形出现之后,会不断受到轨道上陨石、小行星的碰撞,动能不断转化成热能,而内部的物质也由于引力作用,不断挤压,于是地球表面如同岩浆海洋。

水会在“炼狱”之中升腾,大气尚未形成,太阳风会吹走水汽,换句话说:地球早期的水都被带走了。太空中大量的氢氧化物预示着这一点。

那么水有可能是后期地球上创造的吗?地球可以创造出部分水,但同时也在分解大量水,它们之间几乎可以相互抵消掉。即使有一定的增量,也不足以说明地球上如何产生3.26亿立方英里的水。数字看起来似乎很大,但相对于地球,水也没有想象中的那么多,只是它被平铺在了表面。

上面显示的是:干燥的地球、地球中水量、地球的淡水量(右边几乎看不清的点是淡水)。

与太阳系中水多的星系相比,地球上的水含量少得可怜。

由此,我们得到一个结论:金星、水星、火星的水都没了,早期地球的水也都被太阳风带走了,地球现在就这点水,极有可能是别处“搬来”的。

外源说

一开始主流理论认为水来自于彗星。彗星其实是个冰球,长期徘徊在冰冷的星系外围,水得以冷冻保存。

星系早期彗星较多,地球表面逐渐冷却后,隔三差五会有彗星撞击,带来大量水与物质。不过,通过对彗星观测发现彗星的水所含重水(水分子中多了一个中子)的比例是地球海洋中的重水比例的两倍,于是科学家认为除了彗星之外,还有主要供应者送来了其余大部分水,它们很有可能是小行星。

在火星与木星之间有个小行星带,早期这里就像一个充足的弹药库,木星体格较大,在早期成长过程期中,随着质量变化,轨道与引力也会发生变化,于是身边的“弹药库”受到扰动很容易被点燃,早期系内的行星就经常挨“轰”。

经过分析发现小行星的岩石中含有大量水,岩石落在地球上后,会在地球表面形成液体层)但还存一个问题,如何留住水。

早期稀薄大气层与磁场

此时,表壳虽然冷却,但内部活动剧烈,火山不断喷发,形成了大量尘埃与气体,氮气就是来源于此,它们与氢气等其他气体最先形成了大气。此刻,离35亿年前蓝藻出现进行光合作用还有10亿年之多,因此氧气尚未出现。不过,稀薄大气可以一定程度上防止水分的散失。

37亿年前,地球内部“铁核”稳固,磁场形成,从而地球开始不惧太阳风的威胁,有了稳固的大气之后不久,生命在海底诞生。

太阳系并不缺少水,木卫二,欧罗巴的液态水是地球的2~3倍,大量木卫、土卫,甚至是寒冷死寂的冥王星的冰面下面都很有可能存在液态水,我们并不清楚是否有生命存在,但基于对水、行星、恒星的演化了解,或许将来这些水球都可能成为人类的新家。