水的来源 水的来源作文500字

水的来源

关于地球上水的来源，有很多种说法：

一、在地球形成初期，大气中的氢和氧发生反应合成水，水蒸气逐步凝结下来并形成海洋。

二、在地球形成初期，内部的铀、钍等放射性的元素衰变放出热量，地球的内部被融化，岩石中的水分被分离出来。

三、火山喷发会释放出大量的水。在火山喷发后，岩浆流到地表,随着压力的减小，水分被释放出来。

四、地球内部矿物脱水分解出部分水，或者释放出的一氧化碳、二氧化碳等气体，在高温下与氢作用生成水。

地球上的水从哪来？太阳可能是一个来源

澎湃新闻记者 刘航

与太阳系中的其他岩石行星相比，地球上的水非常丰富，海洋覆盖了70%以上的地表。不过，地球上水的来源一直都是一个有争议的问题。

当地时间11月29日，发表在国际知名期刊《自然-天文》的一项研究显示，太阳可能是一个来源。该论文标题为“Solar wind contributions to Earth’s oceans”（太阳风对地球海洋的贡献）。

研究人员发现，太阳风由来自太阳的带电粒子组成，这些粒子主要为氢离子，在太阳系早期撞击地球的小行星携带的尘埃颗粒表面形成水。

实际上，关于地球水的来源有不同说法。一种观点认为地球上的水是富含水的彗星、小行星撞击地球带来的；也有观点认为地球起源时，形成地球的物质中就有水。大多数当前地球形成的动力学模型都假设地球上的大部分水是“外源”的。

判断水来源的一种方式是看D/H的匹配程度。水由氢和氧组成，氢的同位素中有氕（H）、氘（D）、氚（T）。绝大部分的水都是H2O。氘是比氕多一个中子，因此更重，其构成的水叫“重水”。太阳系中不同地方水的D/H存在差异，因此根据D/H可推测水的来源。

“现有理论认为，水是在C型小行星形成的最后阶段被带到地球上的，但之前对这些小行星的同位素‘指纹’进行的测试发现，平均而言，它们与地球上发现的水不匹配，这意味着至少还有一个来源不明。”参与此项研究的科廷空间科学与技术中心主任Phil Bland表示。

C型小行星是一种含碳的小行星，其化学组成和太阳、原始的太阳星云很接近。C型小行星被认为是碳质球粒陨石（特别是CR、CM 和 CI 球粒陨石）的母体，因为其表现的反射光谱相似。比起彗星和其他类型的陨石，C型球粒陨石的D/H更接近地球。

但是，地球的地幔和标准平均海水(standard mean ocean water)的D/H比CI、CR和CM球粒陨石的平均值更轻。鉴于陨石记录中富含水的C型球粒陨石的多样性，单靠类CM的小行星不太可能输送地球上所有的水。

最近对顽火球粒陨石和Itokawa颗粒中“无水矿物”的研究表明，这些材料可能比以前认为的富含水；地球深部地幔的D/H比标准平均海水还要轻；最近对火山挖掘出的物质的分析表明，在原始地幔中可能存在一种同位素轻、类似太阳的D/H成分。此外，在过去的45亿年中，地球的D/H可能从其初始值增加了，这可能是由于较轻的氢同位素先损失到太空。这样增加的D/H很难与来自C型材料的其他同位素系统的外星传递相协调。

因此，很可能，至少还有一个其他轻同位素库对地球的水收支做出了贡献——如太阳或太阳星云。

“我们的研究表明，太阳风在微小的尘埃颗粒表面产生了水，而这种同位素较轻的水很可能提供了地球剩余的水。”Bland表示，“这一新的太阳风理论是基于对S型近地小行星Itokawa的微小碎片进行细致的逐原子分析，该小行星的样本由日本太空探测器Hayabusa收集，并于2010年返回地球。”

他们通过对Itokawa颗粒表面的前50纳米左右进行细致观察，发现这些尘埃颗粒中含有足够的水——折算下来，每立方米岩石的含水量达20升。

论文第一作者、格拉斯哥大学博士Luke Daly表示，这项研究不仅使科学家对地球水的过去来源有了深刻的洞察力，而且也有助于未来的太空任务。

“宇航员如何在不携带补给的情况下获得足够的水，这是未来太空探索的障碍之一。”Daly表示，“我们的研究表明，在Itokawa上产生水的同样的空间风化过程可能发生在其他没有空气的行星上，这意味着宇航员可能能够直接从行星表面（如月球）的尘埃中处理新鲜的水供应。”

这项研究得到了英国科学与技术设施理事会的资助，由格拉斯哥大学、科廷大学、悉尼大学、牛津大学、夏威夷大学、自然历史博物馆、爱达荷国家实验室、洛克希德·马丁公司、桑迪亚国家实验室、美国宇航局约翰逊航天中心、弗吉尼亚大学、北亚利桑那大学和普渡大学的研究人员完成。

责任编辑：李跃群

地球的水从哪里来？答案可能在新发现的两种化合物中

“地球的水从何而来”是一个由来已久的谜题，解开这个谜对于理解生命如何出现以及地球内部动力学如何随时间演化至关重要。

日前，南开大学物理科学学院博士李含飞、副教授董校及其合作者发现两种新的水合硅酸镁（Mg2SiO5H2）结构，可以作为地球早期水的储存介质存在。在核幔分离之后，其释放出大量的水。这为早期地球上海洋的起源提供了新思路。相关论文1月21日发表在物理学期刊《物理评论快报》上。

关于水的起源有两种观点

目前，关于水的起源有两个观点：一是“地狱起源说”，认为水来自地球深处，即地球在吸积期获得了大量的水，并储藏于地球内部；二是“天堂起源说”，认为在地球形成后，富水陨石轰炸提供了大量的水。

最近，越来越多的证据支持第一种假设。氘与氢的比例被认为是水起源的指纹，一个发现指出，地球深部地幔的氘氢比很低，接近早期地球的基本组件顽辉石球粒陨石和原始太阳星云，远低于彗星等太阳系外围物质。这给地球内部的水可能直接来自原太阳星云的观点提供了有力证据。

董校解释：“氘氢比被认为是水起源的标识，随着太阳的‘点燃’和而后的太阳风作用，太阳系外围氘氢比和原始太阳星云是不同的。地球的氘氢比与原始太阳星云一样，而与外围氘氢比不同，这成为地球水不是‘天外来客’的有力证据。”

然而，这一假说存在相当大的问题。与其他行星材料如铁、硅酸盐相比，水的熔点和沸点要低得多，因此在新生地球数千度的炙热表面，水会被蒸发到太空中。由此可见，水只能存在于新生地球的内部深处，并在新生地球演化到一定程度时被释放出来。然而这一过程中的物质存储形式尚不明确。

发现稳定存在的含水新矿物

董校长期从事极端条件下新奇物质的设计及物性预测的研究。通过第一性原理计算和结构预测方法，其发现在数百万大气压的条件下出现两种未被发现的新的稳定水合硅酸镁结构，并将它们命名为α相和β相。其中，α相稳定的压力区间为262—338吉帕，β相的稳定区间在338吉帕以上。而如今核幔分界处的压力为136吉帕，地球中心的压力为364吉帕。α相和β相结构的主要区别为镁离子周围具有不同的氧原子数。

第一性原理计算表明，在压力为300吉帕时，水合硅酸镁具有非常高的密度和极高的含水量。含有重量百分含量在11.4%的水，高于大多数其他报道的氢氧矿物的含水量。

“理论计算表明，这种水合硅酸镁耐热性远好于其他含水矿物，即使在8000开尔文高温下，也没有分解或融化的迹象。”董校说。

在早期地球内部，因为核幔尚未分离，硅酸盐和过量的氧化镁可能深入地球内部深处，从而承受远比现今高的压力，比如在压强高于262吉帕的情况下，其就可以以水合硅酸镁的形式储存水分。

计算表明，理想状态下早期地球内部以水合硅酸镁的形式最多可以储存8倍于现今海洋质量的水。

随着核幔分离的进行，铁质核区逐渐长大，从而将硅酸盐抬高并降低其所受压力，迫使水合硅酸镁分解释放水分。而释放出的水分通过复杂的地球物理和化学过程到达地表。此时，地表已经足够冷却，能够保证液态水的存在，形成原始海洋。

而水合硅酸镁的分解产物，硅酸镁和氧化镁被留在下地幔，至今仍发挥着重要作用。

“水合硅酸镁的发现对于人类认识其他类地行星，尤其是超级地球中的物质循环也具有重要意义。”董校表示，这项研究填补了含水硅酸盐体系在数百吉帕压力下物质存在形式的空白，开拓了早期地球水和轻元素循环的新视角，加深了人们对核幔分离过程中物质存在和循环过程的理解。

董校的文章吸引了很多科研工作者的兴趣。法国天文学家特里斯坦-吉尔洛特（Tristan Guillot）评价其为具有潜在应用价值的创新，瑞士的行星科学家拉维特·哈立德（Ravit Helled）则评论说“水的起源是关乎我们行星形成的重要开放性问题之一，我们至今仍并不确定现在地球深处到底有多少水；如果像董校及其合作者预言的那样地球的核区在早期地球中能够充当水的载体，那么在其他类地行星中，也会有相似的水储存过程，并影响他们的演化”。

陈 曦

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