地球一直都有水？對隕石的研究可能顛覆對水來源的固有認知

2020-09-04 世界頂尖科學家論壇

8月28日發表於《科學》雜誌上的最新研究成果顯示，地球一直都是「潮溼」的。地球上的水可能來自於地球形成時，內太陽系（太陽系中小行星帶以內的區域）中的物質，而不是來自遠方的彗星或小行星。

地球上的水可能來自於地球形成時內太陽系中存在的材料。圖｜The Leaders Globe

來自法國巖石學與地球化學國家研究中心（Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques ，CRPG）、洛林大學（Universite de Lorraine）等機構的研究團隊，測定一種名為「頑火輝石球粒隕石」的隕石中含有足夠的氫元素，可以形成三倍於地球海洋的含水量，甚至更多。

頑火輝石球粒隕石完全由來自內太陽系的物質組成——基本上與地球最初形成時的物質相同。

「我們的研究表明，構成地球的物質可能對地球的水資源起了重要作用。」第一作者、CRPG的研究員勞雷特·皮亞尼（Laurette Piani）說，「在地球形成時，內太陽系中存在含氫物質，但是溫度太高，水無法凝結。」

人們普遍認為，構成地球的物質是乾燥的——它們來自高溫的內太陽系，水不可能凝結並蓄集在固體中。這項研究的成果推翻了這個觀點。

這幅藝術家的作品描繪了一個圍繞著年輕恆星旋轉的氣體和塵埃盤。行星就誕生在這樣的圓盤中。但是它形成的確切細節仍然是天體物理學家們激烈爭論的話題。圖｜ESO/L. Calçada

隕石提供了水不一定來自遠方的佐證。

參與了此項研究的萊昂內爾·瓦切（Lionel Vacher）說：「對我來說最有趣的是，被認為『極度乾燥』的頑火輝石球粒隕石的含水量其實驚人地高。」目前，瓦切在美國聖路易斯華盛頓大學從事物理學博士後研究。

瓦切在洛林大學攻讀博士學位時，從事頑火輝石球粒隕石中的水分析研究；在華盛頓大學，他正在研究其他類型隕石中水的組成。

頑火輝石球粒隕石十分罕見，大約只佔目前收集到的隕石數量的2%。

這種隕石最引人注目之處，在於它們與地球的同位素相似性。頑火輝石球粒隕石具有與地球相似的氧、鈦和鈣同位素，這項研究表明其氫、氮同位素也與地球相似。

一種被稱為「頑火輝石球粒隕石」的隕石與陸地巖石的同位素組成相似，因此可能是形成地球的物質的代表。圖｜Technology Times

在對地外物質的研究中，元素的同位素含量是一種獨特的特徵，可以用來識別該元素的來源。

「如果頑火輝石球粒隕石與構成地球的物質同源——因為它們具有高度相似的同位素構成，因此可能性極高——那麼這些隕石中的含水量，足以解釋地球水的來源。這真是太神奇了！」瓦切說。

文章還提出，地球大氣中含量最豐富的氮元素也可能來自與頑火輝石球粒隕石同源的物質。

皮亞尼說：「在小行星和地球上都沒有受影響的原生態頑火輝石球粒隕石極少。我們仔細挑選了頑火輝石球粒隕石，並採用了特殊的分析程序，以免研究結果受到環境水分的幹擾。」

研究人員將兩種分析技術——常規質譜和二次離子質譜（SIMS）相結合，精確測量隕石中微量水的含量和成分。

當固體樣品被能量為幾千伏的原生離子濺射時，從靶子上發射的部分粒子被電離。二次離子質譜法就是用質譜儀分析這些二次離子。圖｜Cameca

在這項研究之前，「人們普遍認為這些球粒隕石形成於靠近太陽的地方，因此，頑火輝石球粒隕石通常被認為是『乾燥的』。這一老生常談可能讓人忘了對隕石中的氫元素做個詳細的分析。」皮亞尼說。

地球這顆行星。圖｜Science Daily

翻譯｜羽華

編輯｜Kai

責編｜小文

來源：Science Daily

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200827141334.htm

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