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地心深处的水可能来自围绕太阳旋转的尘埃

一项新的研究表明,至少从某种程度上来说,这是由围绕太阳旋转的气体云和尘埃造成的。

水是由两个氢原子和一个氧原子组成的,而岩石小行星可能在数十亿年前将大部分的氢带到地球。然而,新的研究表明年轻的地球也从太阳星云中获得了氢气。

“地球上每100个水分子中就有一个来自太阳星云,”研究人员在10月9日发表在《地球物理研究:行星》(Journal of Geophysical Research: planet)网络版上的一项新研究中写道。

在早期的太阳系中,这片云——太阳形成后剩下的物质——含有大量的氢。但在这项研究之前,研究人员并没有研究星云是否提供了地球上大部分的氢。[照片时间线:地球是如何形成的]

为了找到地球上的水从何而来,科学家们检查了地球上的化学指纹,观察氢同位素的比例——氢的不同中子数,因此,不同的原子质量。

海水中正常的氢和氘(一种较重的同位素)的比例与小行星水中的比例相匹配,这表明地球的水来自小行星。然而,从地球内部——靠近地幔和地核交界处——提取的氢却讲述了一个不同的故事。根据这项研究,与海水相比,这些样品中氘含量要比氢少,这表明它们并非来自小行星。

地球在数十亿年前形成,当时较小的小行星相撞并融合成较大的天体。新模型显示,当这颗新生的仍然处于熔融状态的行星形成时,它吸收了太阳星云中的尘埃和气体。星云的氢沉入了幼年时期的地球熔岩中,被吸引到磁心。与此同时,来自小行星的氢在最终成为地幔的地方逗留,研究人员解释道。

小行星的撞击继续轰击着地球,并建立了它的“身体”,与此同时,它们在地幔和海洋中以更高的氘比分布着氢。虽然这种氢构成了行星上大部分的水,但科学家们得出的结论是,有些水是由星云中的氢形成的。

更重要的是,大量的水被认为隐藏在行星内部——“地幔中大约有两大洋,地核中大约有四到五大洋”,科学家们报告说,其中大部分可能源自太阳星云。

该研究的主要作者、亚利桑那州立大学分子科学学院和地球与空间探索学院的助理教授吴俊(音)在一份声明中说,他们的发现也暗示了类似的过程可能会对遥远系外行星上的水形成产生影响。

“这个模型表明,水的不可避免的形成可能会发生在太阳系外任何足够大的系外行星上,”吴教授说。“我认为这非常令人兴奋,”他说。

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