地球水的起源几十年来一直困扰着科学家。撞击地球的冰彗星似乎是天然的供水者，但许多彗星的水化学性质与地球海洋的不同。富含水的岩石小行星可能浸透了年轻的地球，但对陨石（小行星在地球上的残余物）的分析表明，今天的地球缺少这些撞击本应留下的物质。
今天发表在《科学》杂志上的研究为另一种理论提供了证据：水自地球形成之初就存在，被困在聚集形成行星的尘埃颗粒上。对火山岩的测量表明，地球上至少有一些水可能具有这种原始起源。
科罗拉多大学博尔德分校的地质学家史蒂夫·莫伊西斯说，地球就像一个鳄梨。鳄梨的皮和核就像地球的地壳和地核，中间是果肉——在地球的情况下是地幔。
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在地球历史的过程中，构造力将地壳和地幔的上部搅在一起，当地球与其他太阳系岩石居民碰撞时，又向其中添加了新的物质。但是地幔的最深部分相对未受触动，来自这些部分并通过火山羽流到达地表的物质可以提供关于地球早期形成的线索。
谜团加深
为了寻找早期水的化学特征，当时在檀香山夏威夷大学的行星科学家莉迪亚·哈利斯和她的同事研究了这些火山岩。这些样本来自冰岛和加拿大的巴芬岛，其中包含来自地幔最深处的物质。
当这些物质上升到地球表面并以熔岩形式喷出时，它们可以迅速硬化，并将来自深地幔的水和其他化合物困在被称为熔体包裹体的结晶气泡中。在用显微镜精确定位这些区域的位置后，研究人员能够将它们汽化，并用质谱仪分析它们的成分。
该团队检查了两种氢同位素（普通氢和较重的氘）的比例，这两种同位素都可以与氢和氧配对形成水。同位素的比例可以作为水起源的特征。
与地球海洋中的氘含量相比，包裹体中的氘含量相对较低，但与某些陨石家族中的氘含量相似，这表明地球和陨石的母小行星可能是以类似的方式形成的。作者认为，低比例是由于具有更低比例的深层物质上升到地表并从上地幔中收集氘造成的。他们的结论是，他们样本中大约 20% 的水可能在地球形成时就存在了。
热但湿润
该论文表明，这可能是由于早期太阳系旋转的盘中的水附着在尘埃颗粒上造成的。尽管在早期星盘中地球的位置很热，但计算表明，如果颗粒具有分形表面，它们就可以收集足够的水。
加州大学洛杉矶分校的行星科学家大卫·朱伊特说：“无论所有这些不确定性如何，这都是一项有趣的测量。”
朱伊特说，最终，地球上所有的水可能不是单一来源。“我们拥有的水肯定是来自所有这些不同来源的混合物，也可能是来自我们甚至还没有想到的其他来源，”他说。
哈利斯说，其他样本可以更好地了解原始水。“我真的很想去巴芬岛收集更多的样本，”她说。“我认为这将是一次非常好的野外考察。”
本文经授权转载，并于 2015 年 11 月 12 日首次发布。