地球水的起源幾十年來一直困擾著科學家。撞擊地球的冰彗星似乎是天然的供水者，但許多彗星的水化學性質與地球海洋的不同。富含水的岩石小行星可能浸透了年輕的地球，但對隕石（小行星在地球上的殘餘物）的分析表明，今天的地球缺少這些撞擊本應留下的物質。
今天發表在《科學》雜誌上的研究為另一種理論提供了證據：水自地球形成之初就存在，被困在聚集形成行星的塵埃顆粒上。對火山岩的測量表明，地球上至少有一些水可能具有這種原始起源。
科羅拉多大學博爾德分校的地質學家史蒂夫·莫伊西斯說，地球就像一個鱷梨。鱷梨的皮和核就像地球的地殼和地核，中間是果肉——在地球的情況下是地幔。
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在地球歷史的過程中，構造力將地殼和地幔的上部攪在一起，當地球與其他太陽系岩石居民碰撞時，又向其中添加了新的物質。但是地幔的最深部分相對未受觸動，來自這些部分並透過火山羽流到達地表的物質可以提供關於地球早期形成的線索。
謎團加深
為了尋找早期水的化學特徵，當時在檀香山夏威夷大學的行星科學家莉迪亞·哈利斯和她的同事研究了這些火山岩。這些樣本來自冰島和加拿大的巴芬島，其中包含來自地幔最深處的物質。
當這些物質上升到地球表面並以熔岩形式噴出時，它們可以迅速硬化，並將來自深地幔的水和其他化合物困在被稱為熔體包裹體的結晶氣泡中。在用顯微鏡精確定位這些區域的位置後，研究人員能夠將它們汽化，並用質譜儀分析它們的成分。
該團隊檢查了兩種氫同位素（普通氫和較重的氘）的比例，這兩種同位素都可以與氫和氧配對形成水。同位素的比例可以作為水起源的特徵。
與地球海洋中的氘含量相比，包裹體中的氘含量相對較低，但與某些隕石家族中的氘含量相似，這表明地球和隕石的母小行星可能是以類似的方式形成的。作者認為，低比例是由於具有更低比例的深層物質上升到地表並從上地幔中收集氘造成的。他們的結論是，他們樣本中大約 20% 的水可能在地球形成時就存在了。
熱但溼潤
該論文表明，這可能是由於早期太陽系旋轉的盤中的水附著在塵埃顆粒上造成的。儘管在早期星盤中地球的位置很熱，但計算表明，如果顆粒具有分形表面，它們就可以收集足夠的水。
加州大學洛杉磯分校的行星科學家大衛·朱伊特說：“無論所有這些不確定性如何，這都是一項有趣的測量。”
朱伊特說，最終，地球上所有的水可能不是單一來源。“我們擁有的水肯定是來自所有這些不同來源的混合物，也可能是來自我們甚至還沒有想到的其他來源，”他說。
哈利斯說，其他樣本可以更好地瞭解原始水。“我真的很想去巴芬島收集更多的樣本，”她說。“我認為這將是一次非常好的野外考察。”
本文經授權轉載，並於 2015 年 11 月 12 日首次釋出。