彗星還是火山？科學家們正在改變他們對地球水的來源的看法

地球是一個38億年老的是藍色星球。古代沉積岩層和冷卻成特徵枕形的熔岩提供了無可辯駁的證據證明，液態水在地球表面至少存在了這麼長的時間。但是考慮到星系中有很多荒蕪的岩石行星，這就提出了一個問題，地球上豐富的海洋水資源來自哪裡？

科學家們繼續討論兩個有爭議性的理論。一種理論認為，地球的水可能是從與地球碰撞的小行星和彗星上捕獲的。但最近的研究加強了另一種理論的情況：水總是存在於地球的岩石中，並通過火山逐漸釋放到地表。找出哪種機制更重要，不僅可以讓我們更好地了解地球的歷史，而且還可以幫助我們尋找能夠支持生命的其他行星。

在1974年，科學家發現地球的地幔含有比想像中的更多的貴金屬，如鉑。這些元素很自然地被鐵吸引，所以他們中的絕大多數在歷史早期就被拉入了地球的核心。

這導致小行星撞擊地球不久之後，就在地球形成動蕩的早期提供額外的一層材料。這種「後期的表層覆蓋」可能不僅包括貴金屬，而且還包括「揮發性」物質，如碳和水，這是已知的存在於一種叫做碳質球粒隕石的小行星上。

但最近的研究表明，這種捕獲的水理論似乎不太可能。2017年1月，一項研究表明，地球幔中釕的類型（那些喜歡鐵的金屬之一）與外層太陽系中常見的小行星具有不同的原子特徵。這表明後期的表層覆蓋來自內部太陽系，那裡的揮發性物質很稀少，因此這些小行星並不是地球上的主要水源。

其他研究表明，在存在「後期的表層覆蓋」之前，地球上就存在豐富的水源。例如，一些證據認為，最早的陸源礦物（鋯石）是岩漿源與液態水相互作用而產生的。這些礦物質年齡在41億到43億歲之間，但最後的「後期的表層覆蓋」最常被認為是在約39億年前覆蓋的。

更重要的是，因為小行星攜帶水並不意味著它可以成功地將這種「貨物」運送到地球。事實上，科學家現在相信，在早期的小行星撞擊中，地球可能失去了質量而不是增加了質量，這一過程被稱為碰撞或衝擊侵蝕。這仍然是一個未經證實的理論，但最近一項對加拿大薩德伯里衝擊坑的研究表明，碰撞已汽化了大部分揮發性金屬鉛。這意味著更易揮發的物質，例如水也會在衝擊中汽化到太空。

地球上的海洋可能早期形成的最後一個線索是，地球上有比想像中的更多的氯。地球上早期存在液態水將使氯溶解到其中，從而有助於防止水損失到太空。最後，與行星科學家不同，地球化學家長期以來一直認為，地球的海洋不是來自捕獲的冰彗星，因為它們包含不同量的「重」氫。

所有這些證據表明，地球表面的水或「液態水圈」實際上是通過從地球內排氣而積累的。水以礦物中的羥基（一個氫和一個氧原子）的形式被存儲在地球的地幔中。

當地幔岩石融化，水溶入了岩漿。當岩漿朝向表面上升並冷卻時，壓力降低，晶體形成，並且水以蒸汽的形式通過火山爆發被釋出來。通過這種機制，來自更深的水可以通過排氣到地球表面。

開創性的實驗工作表明，150公里至200公里深度的礦物可能含有水。但是，最近的驗、建模和地震數據表明，水也可能在地表以下400公里至660公里處發現。最近從科學家研究鑽石晶體形成深層地下的數據表明，水可能進一步儲存。這種來自實際地幔礦物的新證據讓科學家產生地球表面的水可能來自地球深處。

但需要知道的是，水也可以循環回地幔。這意味著在海洋中的水和儲存在地幔中的水之間有一個平衡。我們只能猜測在這些深處還有多少水可能被鎖住。

我們知道，海平面相對於陸地的平均水平在近四十億年中保持相對恆定。這表明一個不斷循環的水從地幔湧出並被吸收回地幔已經顯著地幫助生命在這個星球的歷史上繼續。

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