火山巖暗示地球水起源(C17.2細胞株*)
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地球上水的起源令研究人員困惑了幾十年。撞入地球的帶冰彗星看上去像天然的捐贈者,但很多彗星擁有不同于地球海洋的水化學。
含有水的巖質小行星可能將年輕的地球浸透,但對隕石——小行星在地球上的殘留物——進行的分析表明,今天的地球正在失去那些撞擊事件本應留下來的物質。
為一種不同的理論提供了證據:自地球形成時水便存在,只是被困在累積形成一顆行星的塵埃微粒中。對火山巖的測定顯示,至少地球上的一些水擁有這種原始起源。
地球就像一個鱷梨。鱷梨的皮和核相當于地球的地殼和地核,中間則是果實——對于地球來說,就是地幔。
在地球歷史的演變過程中,構造力將地殼和地幔上部“攪拌”在一起,并在地球和太陽系的其他巖質“居住者”發生碰撞時,為產生的混合物添加了新的物質。
不過,地幔深部分相對而言未被觸及,而來自這部分區域的物質穿過火山煙流到達地表,從而提供了關于地球早期形成的線索。
當此類物質升至地球表面并以火山巖漿的形式溢出時,它能迅速變硬,并將水和來自地幔深處的其他化合物困在被稱為熔體包裹體的結晶氣泡中。在用顯微鏡確定了這些區域的位置后,研究人員將其汽化,并利用質譜儀分析了它們的成分。
該團隊研究了氫的兩種同位素比值——普通氫和較重的重氫。兩者均能使氫氣和氧氣配對形成水。兩種同位素的比值能作為水起源的一種信號。
相較于地球海洋,包裹體中的重氫含量相對較低,但和在一些隕石家族中發現的重氫相似。這表明,地球和隕石的母體小行星可能以類似的方式形成。研究人員還推斷,他們的樣品中約有20%的水可能在地球形成時便已存在。