你必须跋山涉水才能在地球上找到不显示它们是富水星球一部分的地方。即使是最高和最干燥的沙漠,如南美洲的阿塔卡玛高原,平均每年仍至少有几毫米的降水量(尽管有些地方我们还不知道平均降水量是多少,因为已经多年没有下雨了)。如果你在沙漠徒步旅行中拿出你方便的质谱仪,你很可能至少能检测到一些大气水分子。
去其他地方看看,除了一个充满水的世界,很难想象还有什么。地球表面超过 70% 被海洋覆盖,地表水中大约 97% 在这些海洋中,只剩下 1% 是淡水。水也很少是静止的,无论它是在洋流中流动还是被蒸发和沉淀。平均而言,地球上每年约有 100 厘米的降雨量,但这分布在约 5.1x1018 平方厘米的总表面积上。换句话说,粗略估算一下,地球上每年约有 510 万亿公吨的水被蒸发,然后重新沉淀。
但问题是,我们实际上并不知道所有这些水最初来自哪里。长期以来,我们对像地球这样的岩石行星形成的看法是,大约 45 亿年前,在内太阳系相对干燥的物质中发生了一次剧烈的、高温的聚集。水可能是后来才出现的,有人提出可能是彗星从寒冷、冰冻的外太阳系带来的,或者是富含挥发性物质的岩石陨石坠落带来的。但由于种种原因,这些选择已被证明很难完全站得住脚。例如,彗星通常(但不总是)的氘浓度与我们在地球水中看到的氘浓度不符——限制了它们可能的贡献。同样,富含水的岩石陨石物质——所谓的碳质球粒陨石——也存在同位素差异,这也可能限制了它们对年轻行星的贡献程度。
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与此同时,用于构建整个岩石地球(并与地球在氧和钙等元素中的整体同位素组成相匹配)的代表性物质类型似乎与所谓的顽火辉石球粒陨石非常相似。顽火辉石球粒陨石的碎片仍然存在于太阳系中,偶尔会作为陨石坠落。但人们一直认为它们太干燥,无法参与地球的供水。
现在,在科学杂志上Piani 等人报告的一项工作中,对 13 个顽火辉石球粒陨石样本成分的分析表明,氢含量远高于预期。研究人员从这些数字推断,如果这就是构建地球的原行星物质类型,那么它可能导致地球最初的总含水量至少是目前海洋水质量的三倍。相同的物质也可能为这颗年轻的行星提供了大气氮的初始混合物。
这种可能性因其相对简单性而极具吸引力:我们的湿润世界从一开始就是这样形成的,除了来自彗星和其他外太阳系物质的少量细雨外,几乎不需要调用任何更复杂的演化。无论这个想法是否经得起进一步的科学审查,它都美好地提醒我们,即使是我们生活中最简单的事物,比如一杯水或早晨的淋浴,实际上也是通往我们所知一切事物最深层起源的窗口。