科學菌:你喝的水,或許是某個小行星送到地球來的?

2021-01-21 賽恩斯K12科學課堂

地球:我不製造水。

小行星、彗星:我們只做水的搬運工。

水與生命息息相關。

諺語:人可三日無餐,不可一日無水。(生存)

詩云:好雨知時節,當春乃發生。隨風潛入夜,潤物細無聲。(繁衍、哺育萬物)

在科學家的眼裡,水是生命的先決條件,因此我們不斷地在宇宙中尋找「水」星。

那地球上的水是從哪裡來的呢?從遠處看過來,地球就像圓形的藍色大理石,表面70%由藍色所佔據,非常顯眼、特殊,但至今科學家都沒有完全弄清楚這麼多水是怎麼來的。

圖:雪球地球事件

現今,我們不斷對系內的行星進行探索,發現儘管在數十億年前,火星、金星、水星都存在過水,但早已蒸發殆盡,而離太陽較遠的行星則為冰封世界,地球是唯一一個始終存在液態水的星球,哪怕發生過表面完全冰封,冰面深處也暗流湧動,孕育著勃勃生機。

水化學式,H2O,由氫與氧原子組成。氫是序數最低的元素,也是宇宙最簡單、最豐富的元素,它在宇宙最早期形成,氧則是恆星核聚變後的產物。當恆星死亡,發生超新星爆炸就會把氧拋灑到宇宙之中。

46億年前,恆星已經經過了幾代的更替,產生了足夠多的氧,如今氧元素含量在宇宙中位居第三,僅次於氫與氦。在宇宙誕生之後的前92億年歲月裡,大量氫與氧結合在一起形成了水分子,但寒冷使它們大多以冰晶的形式存在於塵埃雲之中。

自源說

最早,科學家對於地球上的水並不是太過在意,因為地球形成時,塵埃雲是重要的組成部分。不過,隨著人類對恆星與行星的認識,自源說就難以自圓其說了。

在宇宙中,漂浮著大量氣體、塵埃雲,當受到外界幹擾(如超新星爆發波及)會打破平衡的狀態,出現密度起伏,高密度區由於引力更強會形成漩渦,吞噬這片星際雲。

隨著物質不斷聚集,內部壓力與溫度不斷升高,當核心的原子再也承受不住時,原子核與原子核就會「合併」(核聚變),釋放大量能量,引起連鎖反應,被點燃後的星球稱之為恆星。

圖:2020年,智利超大望遠鏡拍攝到Aurigae星系的形成,恆星在圖像的中心,被擋住了,周圍行星開始形成。

在外圍高速旋轉的一些剩餘塵埃與氣體會相互碰撞、聚集形成了行星,行星的形成也並非一蹴而就。

地球雛形出現之後,會不斷受到軌道上隕石、小行星的碰撞,動能不斷轉化成熱能,而內部的物質也由於引力作用,不斷擠壓,於是地球表面如同巖漿海洋。

水會在「煉獄」之中升騰,大氣尚未形成,太陽風會吹走水汽,換句話說:地球早期的水都被帶走了。太空中大量的氫氧化物預示著這一點。

那麼水有可能是後期地球上創造的嗎?地球可以創造出部分水,但同時也在分解大量水,它們之間幾乎可以相互抵消掉。即使有一定的增量,也不足以說明地球上如何產生3.26億立方英裡的水。數字看起來似乎很大,但相對於地球,水也沒有想像中的那麼多,只是它被平鋪在了表面。

上面顯示的是:乾燥的地球、地球中水量、地球的淡水量(右邊幾乎看不清的點是淡水)。

與太陽系中水多的星系相比,地球上的水含量少得可憐。

由此,我們得到一個結論:金星、水星、火星的水都沒了,早期地球的水也都被太陽風帶走了,地球現在就這點水,極有可能是別處「搬來」的。

外源說

一開始主流理論認為水來自於彗星。彗星其實是個冰球,長期徘徊在冰冷的星系外圍,水得以冷凍保存。

星系早期彗星較多,地球表面逐漸冷卻後,隔三差五會有彗星撞擊,帶來大量水與物質。不過,通過對彗星觀測發現彗星的水所含重水(水分子中多了一個中子)的比例是地球海洋中的重水比例的兩倍,於是科學家認為除了彗星之外,還有主要供應者送來了其餘大部分水,它們很有可能是小行星。

在火星與木星之間有個小行星帶,早期這裡就像一個充足的彈藥庫,木星體格較大,在早期成長過程期中,隨著質量變化,軌道與引力也會發生變化,於是身邊的「彈藥庫」受到擾動很容易被點燃,早期系內的行星就經常挨「轟」。

經過分析發現小行星的巖石中含有大量水,巖石落在地球上後,會在地球表面形成液體層)但還存一個問題,如何留住水。

早期稀薄大氣層與磁場

此時,表殼雖然冷卻,但內部活動劇烈,火山不斷噴發,形成了大量塵埃與氣體,氮氣就是來源於此,它們與氫氣等其他氣體最先形成了大氣。此刻,離35億年前藍藻出現進行光合作用還有10億年之多,因此氧氣尚未出現。不過,稀薄大氣可以一定程度上防止水分的散失。

37億年前,地球內部「鐵核」穩固,磁場形成,從而地球開始不懼太陽風的威脅,有了穩固的大氣之後不久,生命在海底誕生。

太陽系並不缺少水,木衛二,歐羅巴的液態水是地球的2~3倍,大量木衛、土衛,甚至是寒冷死寂的冥王星的冰面下面都很有可能存在液態水,我們並不清楚是否有生命存在,但基於對水、行星、恆星的演化了解,或許將來這些水球都可能成為人類的新家。


文章來源:百度知道日報

相關焦點

  • 科學的探索者:地球上的液態水怎麼來的?
    各位看官大家好,歡迎來到科學的探索者。我們都知道水是生命之源,地球上最早的生命就是在地球的原始海洋中誕生的。經過無數年的進化與淘汰才形成了現有的生物,但是在科學家們的研究之中,在最早先的時候地球也只是宇宙之中一顆不起眼的巖石星球,地表是不存在液態水的。
  • 太陽系「化石」揭秘天體與生命起源 貝努和龍宮小行星都發現水的痕跡
    在這個我國目前唯一一個小行星探測任務中,中國科學院紫金山天文臺行星科學與深空探測實驗室在圖塔蒂斯小行星的定軌、觀測策略、物理特性、表面年齡、形狀形成機制和自轉動力學演化等方面的研究中取得了一系列成果。「小鴨子」67P彗星為何南北侵蝕不對稱2014年,歐洲航天局「羅塞塔號」探測器到達木星族彗星67P/Churyumov–Gerasimenko(代號67P)。
  • 地球上的水是從哪裡來的呢?
    我們坐落在太陽系中,與太陽的距離正好讓液態水得以存在。再遠一點,水就會結冰。再靠近一點,溫度就會太高,我們就會面臨失控的溫室效應的風險,就像金星灼熱的表面上發生的事情一樣。我們所處的位置既不太冷也不太熱是一件很好的事情,因為水是生命所必需的條件。但是這些水是怎麼來的呢?
  • 天天喊著小行星來了,為什麼結果都是虛驚一場?
    圖:小行星撞擊後的尤卡坦半島效果圖實際上,如果6500萬年前的小行星再來一次,或許短期內地球的生態會引發巨變和大量傷亡,但人類很難滅絕,即使是這顆小行星再大上10倍,人類同樣有喘息的機會。關鍵是看小行星來自哪裡。
  • 小行星未來或許將撞上地球同步衛星,甚至威脅到美國的一個州
    小行星撞擊地球,一直是地球生命的最大威脅之一,歷史上的恐龍滅絕就是歸功於一顆直接約為10公裡的小行星。但是,雖然歷史上有數次小行星和地球擦肩而過的事件,但是真正撞上地球的次數確實極少。雖然如此,但是小行星帶來的威脅,依然是存在的,並且,這個威脅或許比你想像的時間來得早得多。
  • 多家科學雜誌同時發表7篇論文講同一顆小行星,其百年後或撞地球
    就在數天前的3月19日,英國《自然》《自然·天文學》《自然·地球科學》和《自然·通訊》等知名科學雜誌幾乎同時發表了關於小行星貝努(Bennu,意為不死鳥)的7篇論文,講解了這個本世紀末很有可能撞擊地球的小行星的諸多秘密。
  • 太陽系巖石行星竟然天生有水?地球上的水是怎麼來的?
    作者:佰思科學 | 沈東旭 邱亞明 地球上七成的面積都是海洋,所以地球被稱作藍色星球。可是,地球上面這麼多的水,又是怎麼來的呢?隨著地球的逐漸冷卻,地球上的水汽凝結,在地面聚積並形成了海洋。另一種說法是小行星不停撞擊地球,給地球帶來了大量的水。
  • 太陽系巖石行星竟天生有水?地球上的水是怎麼來的?
    作者:佰思科學 |沈東旭 邱亞明地球上七成的面積都是海洋,所以地球被稱作藍色星球。可是,地球上面這麼多的水,又是怎麼來的呢?隨著地球的逐漸冷卻,地球上的水汽凝結,在地面聚積並形成了海洋。另一種說法是小行星不停撞擊地球,給地球帶來了大量的水。
  • 【小行星3753·克魯特尼】地球的「準衛星」
    從地球誕生至今,除了月球之外,地球在不同的階段或許都曾短暫擁有過其他的衛星,只不過這些衛星陪伴地球的時間都不長,一般在幾年之後就會伴隨著外界引力的作用被拋出「地月圈」。案例:"2020CD3"從2017年10月開始,它作為一顆近地小行星被地球俘獲,然而它將因為月球引力圈的影響,被猶如發射彈弓一樣,遠遠地拋離地球。
  • 藍色星球——地球上的水從何而來?小行星理論或成終極答案
    我是深藍色的小獅子,點擊上方「關注」,不定期與你一起科學認識飲用水,私信我回複數字「9」,送你免費家庭水質查詢以及一份驚喜養生秘籍大禮包。人類在慶幸自己機緣巧合下誕生的同時,也發出了疑問,地球上的水究竟是從哪裡來的呢?
  • 《科學》雜誌:地球在形成之初就擁有足夠的形成水的基礎元素
    《科學》雜誌:地球在形成之初就擁有足夠的形成水的基礎元素(神秘的地球uux.cn報導)據科技日報:地球上水的起源一直是未解之謎,此前有觀點認為,地球上的水由撞擊地球的彗星或小行星帶來。但法國科學家在最新一期美國《科學》雜誌上撰文稱,他們通過對隕石進行研究認為,地球上的水可能源於頑火輝石球粒隕石等物質釋放的氫。這表明地球形成之初就擁有足夠的形成水的基礎元素,也就是說,地球自誕生之日起就比較潮溼。頑火輝石球粒隕石也被學術界稱為「E型球粒隕石」,被認為是原始太陽系星雲凝聚產生的物質。頑火輝石球粒隕石數量稀少,僅佔已知隕石的2%。
  • 「冥王號」探測器在小行星上發現水跡 專家推測:或許就是地球生命...
    據報導,美國宇航局的OSIRIS-REx(「冥王號」)探測器在其降落的神秘太空巖石上於幾天後就在附近的小行星Bennu上發現了水跡。美國宇航局戈達德宇航飛行中心的工作人員艾米西蒙說:「小行星Bennu礦物質中水痕跡的出現,將有助於獲得小行星主要物質的化學成分和同位素組成的資料。當小行星的巖石樣品被送至地球時,科學界們將會獲得太陽系早期演化的很多信息。」
  • 科學證明!小行星墜落可以誕生生命
    研究地球生命起源的日本科學家在實驗裝置上模擬了一顆小行星落入海洋時產生的狀況。原來,這樣的事件在水中形成了胺基酸等複雜的有機化合物。該成果發表在《科學報告》雜誌上。有一種假設認為,第一塊 "生命之磚 "是從太空中送到地球的。這證實了隕石中存在胺基酸和其他生物分子。
  • NASA成功在小行星上取樣,這顆含水星球,未來或與地球相撞
    在火星和木星之間,有一條小行星帶,數以「百萬」計算的小行星在其中運行,研究認為,小行星普遍來自於太陽系誕生早期,它們的上面存在著大量的原初物質,通過研究小行星,或許可以幫助我們更好地了解太陽系的形成和演化。小行星貝努就是其中之一。
  • 科普| 你知道地球上的水從哪來嗎?
    科普 | 你知道地球上的水從哪來嗎?>該學說認為地球上的水來自地球外部。而外來水源的候選者之一便是彗星和富含水的小行星。而有些富含水的小行星降落到地球上成為隕石,也含有一定量的水,一般為0.5%—5%,有的可達10%以上。正因如此,一些科學家認為,正是彗星和小行星等地外天體撞擊地球時,將其中冰封的水資源帶入地球環境中。
  • 將在某個特殊日子的前夜和地球相撞?這顆小行星來的真是時候
    但是這顆小行星比2018 VP大千倍。NASA / JPL讓人「驚喜」不斷的2020似乎不在乎再讓人心跳加速一次。據悉一枚名為2018 VP的小行星可能會在11月2日和地球相撞,而第二天11月3日就是某國選總統的日子。
  • 地球上的水到底從哪兒來?為何只有地球上有液態水?
    眾所周知,地球表面71%的面積被水覆蓋。然而,地球上的水從哪兒來,卻始終是未解之謎。近日,關於地球上水的起源問題又有新發現。《自然》雜誌載文稱,德國明斯特大學的科學家通過對來自加拿大卑詩省塔吉胥湖隕石和地球地幔巖石樣品的同位素分析顯示,水在地球上出現的時間比此前預期的要晚很多。
  • 地球上的水是哪裡來的?有人說是木星的禮物
    近日,據Smithsonian報導,說到太陽系早期,木星對地球可謂是呵護備至。在某種程度上,這顆氣態巨行星就像是地球的保護者,它的引力將衝向地球的危險碎片彈射出去。與此同時,木星也可能向太陽系內部拋出物質,讓富含氫的小行星和行星胚胎撞向其他類地行星。
  • 宇宙發現「超級水庫」,水含量是地球的200倍,從此不愁沒水喝?
    根據衛星發射回來的衛星星圖顯示,地球上有將近70%的被水所覆蓋,所以在外太空砍向地球的話,地球的表面呈現藍色的,看著就像是一顆巨大的水球一樣,相信大家也都非常的好奇這樣一件事情吧,為什麼地球上水這麼多,還是有的人喝不到水呢?雖然地球的上的水資源非常的多,但是大部分都屬於海水,海水中含有大量的有害物質,需要經過非常艱難的過濾工序才能食用。
  • 日本隼鳥號再立新功,小行星上發現水,科學家:或是地球海洋之源
    科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇水是地球上最常見的物質,也是生命之源,人的身體質量的60%以上都是水,在一定意義上我們可以認為,有水就有生命。最近,日本隼鳥號小行星探測器成功從Itokawa小行星帶回1500顆小行星巖石樣本,在對其分析研究後,科學家驚喜地發現了水的存在。這不禁讓人對生命的起源有了重新思考。Itokawa是一顆s型小行星,是小行星帶中最常見的天體之一。它的形狀就像一顆花生,每隔18個月就會繞太陽轉一圈,穿過地球軌道,然後越過火星。