人類家園的水可能源自富含氫氣的大氣層與行星胚胎巖漿海洋之間的相互作用，這一來(lái)自美國(guó)卡內(nèi)基科學(xué)學(xué)院和加州大學(xué)洛杉磯分校的最新研究，發(fā)表在《自然》雜志上，或可解釋地球標(biāo)志性特征的起源。

幾十年來(lái)，研究人員對(duì)行星形成的了解主要基于太陽(yáng)系。盡管對(duì)于像木星和土星這樣的氣態(tài)巨行星的形成存在一些激烈的爭(zhēng)論，但人們普遍認(rèn)為，地球和其他巖石行星是從年輕時(shí)圍繞太陽(yáng)的塵埃和氣體盤中吸積而成的。

正是隨著這些物體相互碰撞，最終形成地球的小行星也變得越來(lái)越大和越來(lái)越熱，因碰撞和放射性元素的熱量融化還形成了巨大的巖漿海洋。隨著時(shí)間的推移，地球冷卻，最致密的物質(zhì)向內(nèi)下沉，將地球分成三個(gè)不同的層——金屬地核、巖石、硅酸鹽地幔和地殼。

研究人員解釋說(shuō)，系外行星的發(fā)現(xiàn)，讓他們更加了解剛剛形成的行星在其最初幾百萬(wàn)年的生長(zhǎng)過(guò)程，其中被富含分子氫的大氣所包圍的情況非常普遍。盡管這些氫包層終會(huì)消散，但它們會(huì)在年輕行星上留下“指紋”。

利用這些信息，研究人員開發(fā)了地球形成和演化的新模型，以復(fù)制地球獨(dú)特的化學(xué)特征。模型證明，在地球存在的早期，巖漿海洋與原始大氣之間的相互作用可能產(chǎn)生了地球標(biāo)志性特征，例如豐富的水及其整體氧化狀態(tài)。

研究人員使用數(shù)學(xué)模型觀察了25種不同的化合物和18種不同類型的反應(yīng)，探索分子氫大氣和巖漿海洋之間的物質(zhì)交換。在這個(gè)“嬰兒地球”中，巖漿海洋與大氣之間的相互作用導(dǎo)致大量氫移動(dòng)到金屬地核、地幔氧化和大量水的產(chǎn)生。

研究人員指出，即使正在生長(zhǎng)的行星的所有巖石物質(zhì)都完全干燥，分子氫大氣和巖漿海洋之間的這些相互作用，也會(huì)產(chǎn)生大量的水。

地球的水從哪來(lái)？這一話題在學(xué)術(shù)界存在很大分歧，但無(wú)論“內(nèi)源說(shuō)”還是“外源說(shuō)”，都缺乏確切證據(jù)。過(guò)去十年，系外行星研究的爆炸式增長(zhǎng)，為我們模擬地球的“嬰兒”狀態(tài)提供了一種新方法。此次模型的可貴之處，就在于其復(fù)雜到足以提供關(guān)于地球形成歷史的海量有價(jià)值數(shù)據(jù)，但又簡(jiǎn)單到可以清晰完整的對(duì)此加以解釋。

科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

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