地球上的水來自太陽?科學家的最新發現,帶來了令人興奮的未來

在宇宙中,地球是人類已知的唯一孕育了生命的天體。今天的地球,有著非常豐富的物種,構成了龐大的生物圈。

地球之所以能夠孕育生命,是因為它具備了許多的宜居條件。其中最重要也是最基礎的一點,就是液態水。在我們這顆星球的表面,有超過70%的部分都被蔚藍色的海洋所覆蓋,另外還有大量的河流、湖泊,它們為生命提供了重要的生化反應溶劑,那就是水。

在整個太陽系中,我們沒有看到任何其他天體像地球這樣表面流動著如此多的液態水。這就是地球的特殊之處,也是它孕育了生命的關鍵。

這也給科學家們帶來了困惑:為什麼地球能夠擁有這麼多的液態水?地球上的液態水,到底從何而來呢?

關于這個問題,科學家們提出了許多不同的猜想和理論,但沒有一個能夠徹底解決這個問題。比如目前比較流行的說法,就是太陽系早期,大量攜帶水資源的小天體撞上了地球,將水帶給了我們。

(圖片說明:碳質球粒隕石)

最有可能給我們帶來水的小天體,叫做碳質球粒隕石。這種隕石占所有已知隕石的5%左右,不過它們富含水和有機物,被認為是給我們帶來水資源的天外來客。不過,科學家們對這種隕石進行過詳細的化學分析,結果發現,這些隕石內部的水,和我們地球上的水並不完全一樣,因此這種理論也有說不通的地方。

我們知道,水分子是由氫原子和氧原子構成的,其中氫原子有幾種不同的同位素——氕、氘和氚。其中的氕就是我們通常認為的氫原子,也就是只有一個質子和一個電子;氘的內部要比氕多1個中子,又被稱為重氫,含有重氫的水分子被稱為重水;氚則更進一步,擁有2個中子,被稱為超重氫,含有超重氫的水分子被稱為超重水。

(圖片說明:水和重水)

如果地球上的水都是來自于碳質球粒隕石,那麼地球上普通的水與重水的比例應該和碳質球粒隕石是一樣的。不過,實際研究結果是,我們地球上的水中含有更多的氕,而碳質球粒隕石中的氘要更多一些。因此,碳質球粒隕石不足以解釋地球上水的全部來源。

最近,科學家們又找到了一種新的理論,或許能夠解釋我們的水到底從何而來。令人意外的是,他們找到的水源,竟然是沒有一滴水的太陽。或者說得更確切一點,是來自于太陽風。

所謂的太陽風,是從太陽大氣層輻射出來的高能等離子體帶電粒子流,其主要成分是太陽極端環境中存在的氫離子和氦離子。它們以超音速的速度,在太空中穿梭。這些等離子體不僅可以「轟炸」太陽系天體的表面,甚至可以引起更大的影響。

(圖片說明:太陽風)

英國格拉斯哥大學的行星科學家Luke Daly介紹說:「這些氫離子在撞擊到像小行星或者星際塵埃粒子這樣的無大氣物質表面時,它們可以穿透到表面以下幾十納米的位置,並在這裡影響岩石的化學物質組成。」

隨著這些氫離子的轟炸,這些天體內部的氧原子會逐漸噴出來,從而和氫離子結合,最終凝成水。而且,由于這樣的反應是進行于天體表面以下,所以形成的水也不會逸散到太空中,而是被封鎖在天體內部。

這次研究結果,是來自于日本的一次小行星探測任務。2003年,該國的隼鳥號小行星探測器發射升空,探測了一顆名為糸川的小行星(小行星25143),並于2010年將其樣本帶回了地球。

(圖片說明:本次研究用到的小行星25143樣本)

獲得這份樣本之後,研究人員利用一種名為「原子探針層析技術」的技術進行了分析,試圖了解其內部晶粒的原子結構,從而對單個水分子進行研究。

澳大利亞科廷大學空間科技中心主任Phil Bland描述說,這項技術讓研究人員以驚人的細節程度對這個樣本最外層50納米的內部結構進行觀察和了解。

結果他們發現,經歷了太陽風的太空風化作用的小行星樣本邊緣內部,存在著足夠多的水。其所占的比例,相當于每立方米的小行星邊緣物質中含有20升(20立方分米)的水,體積比達到了2%!

進一步的分析結果表明:小行星25143內的水所含的重水要比碳質球粒隕石低,這意味著,這樣的太陽風轟擊在小行星或者星際塵埃中形成的水,更有可能是地球上的水源。

這一次研究取得的發現,不僅僅給地球水資源的來源提出了新的可能,還有另外一個令人興奮的方面,那就是對未來的星際航行有著重要的意義。

這兩件事有什麼關係呢?

通過本次研究,科學家們意識到,太陽風可能會在更多天體表面以這樣的方式製造出水來,比如我們的月球或者其他的小行星。如果太陽系的水資源如此豐富且廣泛,那麼未來的深空探測就可以從這裡獲得水資源了。

如果人類真的想要親自看看更加遙遠的太空,那麼水就會成為一種限制。我們不可能把所有需要的水都從地球攜帶,如果能夠在太空中取水,那就非常方便了。

夏威夷大學馬諾亞分校的地球物理學家Hope Ishii說:「我們相信自己有理由假設:小行星糸川上的太空風化產生水的過程,也會在其他許多沒有空氣的天體上或多或少地發生。這或許意味著,未來的星際旅行中非常有希望可以在這些行星表面的塵埃中獲得水資源供應。」

用戶評論