夏威夷檀香山天文研究所的托比亚斯·C·欧文提供了以下概述
“这是一个非常好的问题,因为我们还没有一个所有人都接受的答案。”
“海洋的起源可以追溯到地球形成之初,即 46 亿年前,当时我们的星球是通过积累被称为星子的较小物体的过程形成的。水的来源基本上有三种可能。它可能 (1) 从构成地球主体的大部分岩石中分离出来;(2) 作为富含水的陨石的后期吸积外壳的一部分到达,类似于我们今天看到的碳质球粒陨石;或者 (3) 作为冰质星子的后期吸积外壳的一部分到达,也就是彗星。”
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“海洋的成分为它的起源提供了一些线索。如果所有彗星都包含我们在哈雷彗星和百武彗星中检测到的那种水冰——这是我们能够详细研究其水分子成分的仅有的彗星——那么彗星不可能提供了地球海洋中的所有水。我们知道这一点,因为彗星中的冰所含的氘(氢的重同位素)原子数是我们在海水中发现的普通氢原子数的两倍。”
“与此同时,我们知道陨石不可能提供了所有的水,因为那样地球大气层中的氙(一种惰性气体)含量将是实际含量的近 10 倍。陨石都携带过量的氙。目前还没有人测量过彗星中氙的浓度,但最近关于低温下冰形成过程中气体捕获的实验室实验表明,彗星不含高浓度的氙。陨石水和彗星水的混合物也不可行,因为这种组合仍然会含有比海洋中发现的更高的氘浓度。”
“因此,目前关于海洋来源的最佳模型是将来自彗星的水和在地球形成过程中被地球岩石体捕获的水结合起来。这种混合物解决了氙的问题。它似乎也解决了氘的问题——但这只有在地球当前轨道附近的岩石物质在吸积形成地球之前,从太阳星云(围绕年轻太阳的气体和尘埃云)中吸收了一些局部水的情况下才成立。一些关于氘在氢气和水蒸气之间交换方式的最新实验室研究表明,太阳星云局部区域的水蒸气应该具有大致合适的(低)氘比例,以平衡在彗星中看到的过量氘。”
“这里要强调的是,这是一个模型,一个需要通过更多测量来严格检验的工作假设。我们需要研究更多的彗星。我们还需要更多地了解火星上的水,在那里我们有另一次机会来研究上述来源。在地球上,板块构造导致海洋水与来自地球内部的物质大量混合;这种污染可能不会发生在火星上,因为火星上似乎没有板块构造。这些调查(和其他相关研究)目前正在进行中。这是一个活跃的研究领域!”
密歇根大学的詹姆斯·C·G·沃克证实了这一结论,并补充了他的观点
“目前最好的想法是,挥发物(元素和化合物,包括水,在低温下会汽化)是在地球吸积过程中从固相中释放出来的。因此,地球及其海洋和大气层是一起成长的。”
“在吸积过程中,碰撞的星子的动能转化为热能,因此地球在形成过程中变得非常热。形成地球的物质可能太热了,冰不可能成为水的主要载体。大部分水最初可能以被困在粘土矿物中的水或以分离的氢(在碳氢化合物中)和氧(在氧化铁中)的形式存在,而不是以冰的形式存在。”
“自从吸积期结束以来,也就是 40 多亿年前,地球表面和地球内部(即地壳和地幔之间)一直在持续交换挥发性物质——包括水。火山向大气和海洋释放水和二氧化碳。富含挥发性物质的沉积物俯冲发生在深海沟中。海洋地壳在俯冲带的下沉将水和二氧化碳带回地幔。所有这些过程都可以在今天看到。”
“简而言之,冰质彗星物质可能在为地球海洋提供水方面并不重要,但在这个领域几乎没有什么确凿的知识。”