本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
如果說我們的宇宙大量製造一種東西,那就是水。這並非一個顯而易見的性質,僅僅基於宇宙物質的清單。氫完全主導著整個宇宙的普通物質,儘管經歷了大約 130 億年的恆星核聚變,但只有少數原始質子實際上被恆星消化了。在這些質子中,大多數最終變成了氦核,其餘的則變成了微量到幾乎難以察覺的元素香味。與當今宇宙中氫核的數量相比,只有十分之幾個百分點的原子核是比氦重的元素。然而,最豐富的元素是氧,大約每 1,500 個氫核就有一個氧核。
但是行星和我們這樣的事物,都與這些微量的核汙染物有關。相對而言,氧和氫結合形成的水量驚人地巨大。最近對圍繞新生恆星的富含塵埃和氣體物質盤(這些物質將在這些系統中凝結成行星)的觀測表明,水的普遍程度可能有多高;在這些地方的寒冷蒸汽中潛伏著數千個地球海洋的水量。在我們自己的太陽系中,我們不斷被提醒這種古老水的存在,無論是在某些型別隕石的鹽漬孔隙中,還是在彗星體的壯觀尾巴中,當它們將揮發性分子釋放到溫暖的太陽輻射懷抱中時。
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在地球上,水一直是,並且仍然是地表化學以及我們地殼岩石圈和地幔深層過程的關鍵和核心成分,包括構造運動的潤滑。然而,單個水分子來來去去,被分解回其組成的氧原子和氫原子,並重新結合或由以前屬於完全不同分子種類的原子產生。曾經屬於特定水分子的氫和氧可能會發現自己被無數次回收,並像不受歡迎的孤兒一樣分散到地球的最遠角落。我們對地球水的體驗實際上是不斷變化的。
但最近的一項發現表明,在像地球這樣的行星上,特定水分子的成分可以在最意想不到的地方大規模地儲存數十億年。《自然地球科學》上發表的Shaw 等人報告了一項關於在巴布亞紐幾內亞海岸外海面下一英里處的水下噴發中產生的火山玻璃成分的研究。透過研究氫核(例如,氘含量)和硼核的同位素組成,他們發現,這種物質具有古代海洋地殼板塊的指紋,其中原始水被壓入結晶岩石結構中,然後透過熱和壓力“蒸餾”,消除了較重的同位素。但是這些板塊已經被驅動(俯衝)到地球深層地幔(數百公里深處)達 2 億到 10 億年,現在才隨著地球繼續其古老的地質迴圈常規而返回地表。
所以,也許你不能用億萬年古老的海水調製雞尾酒,但你肯定可以用曾經存在於我們多細胞祖先黎明時期的海洋中的水分子精華調製一杯非常非常乾的馬提尼。行星環境可能瞬息萬變,但它也令人驚訝地充滿了過去的 echoes(回聲)。
