地球一直都有水？对陨石的研究可能颠覆对水来源的固有认知

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8月28日发表于《科学》杂志上的最新研究成果显示，地球一直都是“潮湿”的。地球上的水可能来自于地球形成时，内太阳系（太阳系中小行星带以内的区域）中的物质，而不是来自远方的彗星或小行星。地球上的水可能来自于地球形成时内太阳系中存在的材料。图｜The Leaders Globe

来自法国岩石学与地球化学国家研究中心（Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques ，CRPG）、洛林大学（Universite de Lorraine）等机构的研究团队，测定一种名为“顽火辉石球粒陨石”的陨石中含有足够的氢元素，可以形成三倍于地球海洋的含水量，甚至更多。

顽火辉石球粒陨石完全由来自内太阳系的物质组成——基本上与地球最初形成时的物质相同。

“我们的研究表明，构成地球的物质可能对地球的水资源起了重要作用。”第一作者、CRPG的研究员劳雷特·皮亚尼（Laurette Piani）说，“在地球形成时，内太阳系中存在含氢物质，但是温度太高，水无法凝结。”

人们普遍认为，构成地球的物质是干燥的——它们来自高温的内太阳系，水不可能凝结并蓄集在固体中。这项研究的成果推翻了这个观点。

这幅艺术家的作品描绘了一个围绕着年轻恒星旋转的气体和尘埃盘。行星就诞生在这样的圆盘中。但是它形成的确切细节仍然是天体物理学家们激烈争论的话题。图｜ESO/L. Calçada

陨石提供了水不一定来自远方的佐证。

参与了此项研究的莱昂内尔·瓦切（Lionel Vacher）说：“对我来说最有趣的是，被认为‘极度干燥’的顽火辉石球粒陨石的含水量其实惊人地高。”目前，瓦切在美国圣路易斯华盛顿大学从事物理学博士后研究。

瓦切在洛林大学攻读博士学位时，从事顽火辉石球粒陨石中的水分析研究；在华盛顿大学，他正在研究其他类型陨石中水的组成。

顽火辉石球粒陨石十分罕见，大约只占目前收集到的陨石数量的2%。

这种陨石最引人注目之处，在于它们与地球的同位素相似性。顽火辉石球粒陨石具有与地球相似的氧、钛和钙同位素，这项研究表明其氢、氮同位素也与地球相似。

一种被称为“顽火辉石球粒陨石”的陨石与陆地岩石的同位素组成相似，因此可能是形成地球的物质的代表。图｜Technology Times

在对地外物质的研究中，元素的同位素含量是一种独特的特征，可以用来识别该元素的来源。

“如果顽火辉石球粒陨石与构成地球的物质同源——因为它们具有高度相似的同位素构成，因此可能性极高——那么这些陨石中的含水量，足以解释地球水的来源。这真是太神奇了！”瓦切说。

文章还提出，地球大气中含量最丰富的氮元素也可能来自与顽火辉石球粒陨石同源的物质。

皮亚尼说：“在小行星和地球上都没有受影响的原生态顽火辉石球粒陨石极少。我们仔细挑选了顽火辉石球粒陨石，并采用了特殊的分析程序，以免研究结果受到环境水分的干扰。”

研究人员将两种分析技术——常规质谱和二次离子质谱（SIMS）相结合，精确测量陨石中微量水的含量和成分。

当固体样品被能量为几千伏的原生离子溅射时，从靶子上发射的部分粒子被电离。二次离子质谱法就是用质谱仪分析这些二次离子。图｜Cameca

在这项研究之前，“人们普遍认为这些球粒陨石形成于靠近太阳的地方，因此，顽火辉石球粒陨石通常被认为是‘干燥的’。这一老生常谈可能让人忘了对陨石中的氢元素做个详细的分析。”皮亚尼说。

地球这颗行星。图｜Science Daily*编译稿件仅供参考，原文以英文原文为准。

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翻译｜羽华

编辑｜Kai

责编｜小文

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