地球上的水究竟从哪儿来?最近的研究给“彗星送水”这一说法泼了一盆冷水。71%的地球表面被海水覆盖,可谁也不知道这一大片蓝色的海洋到底是何时、如何来到地球的。德国明斯特大学的研究团队在《自然》杂志上发表了一项颠覆性的发现。他们把加拿大不列颠哥伦比亚省塔吉胥湖的陨石和地球地幔的岩石放到质谱仪里比对,结果发现水到达地球的时间远比之前认为的要晚得多。这一发现严重挑战了“彗星送水”的主流说法。 彗星被称为“脏雪球”,主要成分是水和星际尘埃。当它们高速撞击地球时,冰层会瞬间汽化,给地球带来大量的水。很多科学家因此相信,彗星是把水送到地球的“第一辆货车”。然而,德国团队却有不同的看法。他们发现陨石中的钌同位素与地幔岩石的钌同位素完全不同,这表明如果水是通过天体撞击带来的,那么这个事件一定发生在地球地壳和地幔形成之后。 另一种外源说认为,富含水的小行星在坠落过程中会分裂成陨石。球粒陨石占所有陨石的86%,其中含水量最高可达10%。即使只有少量陨石在地球形成初期就到达了地球,也足以凑成今天的海洋。不过这次的研究结果表明,这种说法也站不住脚。此外还有一种说法认为太阳风能给地球带来氢核,从而生成水。不过太阳风每年只能给地球带来1.5吨的“宇宙水”,而地球总共有1.386×10¹⁰亿吨的水量。这个差距太大了。 有两种内源说解释了地球水的来源。一种是太阳风提供氢核和电子结合生成水的过程。另一种是地球“娘胎里就带水”。太阳风中含有90%的氢核和7%的氦核,每年生成约1.5吨水。但45亿年内也只能凑出67.5亿吨水,这个数字远低于地球现有的水量。还有人认为地球形成时就已经含有大量的水,高温下这些水以气态或高压矿物存在;随着温度下降,这些水汽化凝结成液态水或通过火山喷发释放出来。 科学家们还把塔吉胥湖陨石和地幔岩石放进质谱仪进行同位素比对。结果发现两者的钌同位素完全不同,这意味着如果水是在地球形成早期通过天体撞击带来的,那么地幔岩石中应该有外来成分的痕迹。然而实际情况却不是这样。因此科学家们推测:要么水根本没在早期就到达地球,要么后来才被加入进来。这次发现给“晚期撞击”或“内部脱水”提供了证据支持。 太阳系并不缺水:火星曾经有广阔河床;小行星带、柯伊伯带乃至奥尔特云都储藏着海量的冰;然而只有地球表面温度被锁在0到100摄氏度之间才让液态水成为常态。金星表面温度高达400摄氏度以上;火星表面温度经常低于零下四五十摄氏度;所以金星上没有液态水而火星上即使有也早已冻结成固体了。“水的存在不是偶然而是表面温度的必然结果”。 除了液态、气态、固态这三种形态外还有第四种形态——被封存在矿物晶格里的“隐形水库”。这些隐藏在地下深处岩石里的水分子就像海绵一样被吸收进岩石分子结构中;当压力和温度被解除时这些氢原子就会重新组合成液态水涌出地表。科学家测算发现:仅仅这个隐秘水库里储存的水量就可能与全球海洋相当甚至更多。 这次德国团队把“彗星送水”从“主角”位置拉到了配角位置上;但并没有给“内部脱水”或“晚期撞击”给出定论。要揭开地球水终极起源还需要更多来自太空、钻探与实验室的高精度数据才能得出答案;或许未来某天人类在火星或小行星上找到与地球水同位素匹配的冰层时谜底才会真正揭晓出来呢?