海洋中的水从哪里来?这个问题要追述到宇宙的起源

水包围着我们,从天而降,从河床上奔流而下,从水龙头里喷涌而出,然而我们中的许多人从未停下来问过水从何而来。答案是一个复杂的问题,远远超出了即将到来的潮汐或大雨倾盆的云层,一直延伸到宇宙的起源。

大爆炸后不久,质子、中子和电子聚集在100亿度的高温中。在几分钟内,氢和氦,也就是我们所知的较轻的元素,在一个叫做核合成的过程中从这些原子构件中形成。较重的元素直到很久以后才出现,那时较轻的元素在恒星内部和超新星期间发生了聚变。随着时间的推移,恒星将一波又一波的这些较重的元素(包括氧气)发射到太空,并与较轻的元素混合在一起。

当然,氢和氧分子的形成以及随后水的形成是两码事。这是因为即使氢和氧分子混合,它们仍然需要能量的火花来形成水。这个过程是一个暴力的过程,到目前为止,还没有人找到在地球上安全制造水的方法。

那么,我们的星球是如何被海洋、湖泊和河流覆盖的呢?答案很简单,我们仍然不知道,但我们有想法。一项提议指出,近40亿年前,数以百万计的小行星和彗星撞击地球表面。快速浏览一下月球坑坑洼洼的表面,我们就能了解当时的情况。有人认为这些岩石并不是普通的岩石,而是宇宙海绵的等价物,在撞击过程中会释放出大量的水。

虽然天文学家已经证实小行星和彗星上有水,但一些科学家认为这一理论并不成立。他们质疑是否已经发生了足够多的碰撞来解释地球海洋中的所有水。同时,加州理工学院的研究人员发现,水从海尔-波普彗星包含更多重水。

最近,天文学家可能已经揭示前者可能是真的。利用平流层天文台红外天文学(SOFIA)的观测资料 - 一架改装的747飞机在高空飞行时用一根2.7米(106英寸)的红外望远镜伸出尾部 - 他们发现当彗星韦特南最接近时地球在2018年12月,它向太空发射了非常“海洋般”的水蒸气。

Wirtanen属于一个特殊的彗星家族,被称为“超活跃彗星”,它比其他彗星释放更多的水蒸气进入太空。研究人员通过比较观察到的H2O和HDO的比值推断出了这一点。地球上的海洋有一个非常特殊的D/H比值(氘/氢比值),而Wirtanen似乎也有相同的比值。由于从地面观测红外波段是不可能的(地球的大气层阻挡了这些波段),只有太空望远镜和索菲亚(在大气层的大部分上空飞行)才能对彗星进行可靠的观测。

另一种说法是,年轻的地球受到了太阳产生的氧气和其他重元素的轰击。氧气和氢以及其他从地球释放出来的气体结合在一起,形成了地球上的海洋和大气。

日本东京理工大学的一组科学家提出了另一种理论,认为地球表面曾经覆盖着一层厚厚的氢气,最终与地壳中的氧化物相互作用,形成了地球上的海洋。

最后,2017年的计算机模拟报告表明,地球上至少有一些水的起源更近。该理论认为,水可以在地幔深处形成,最终通过地震逃逸。

因此,虽然我们不能肯定地说水是如何来到地球的,但我们可以说,我们很幸运它确实来到了地球。

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