科學家可能已經發現了地球水的意外宇宙起源

50億年前,宇宙是沒有地球的。這種狀態一直持續到大量的小行星砸在一起並壓縮成一個巨大的岩石球體。但這又提出了一個問題:地球的表面有70%是水,那麼液體是從哪裡來的?

科學家可能已經發現了地球水的意外宇宙起源

一個長期存在的理論是,一類富含水的小行星–被稱為碳質或C型小行星–可能在地球誕生期間砸向地球並帶來了水。但有一個警告,C型小行星可能只是故事的一半。

這些小行星的水成分跟我們在地球上發現的H2O略有不同。它有更多的氘,這是一個更重的氫的版本。但如果地球上所有的水都來自這些小行星,它的構成就會相似。一批國際科學家可能已經解決了這個難題。

研究人員認為,如果太陽的太陽風–帶電的氫離子和氦離子的周期性拋射–跟小行星甚至小行星塵埃接觸,那麼風中的氫離子則會跟岩石顆粒中的氧原子發生作用從而產生H2O。

在仔細研究了日本航天局的隼鳥號太空探測器在2010年帶回的小行星Itokawa的樣本后,研究小組確認太陽可能是地球膨脹性水含量的一個促成因素。他們周一在《Nature Astronomy》上發表了一篇關於他們發現的論文。

科學家可能已經發現了地球水的意外宇宙起源

論文的主要作者、格拉斯哥大學地理和地球科學學院的Luke Daly在一份聲明中說道:“被太陽風衝擊並在數十億年前被捲入形成中的地球的細粒塵埃可能是這個星球缺失的水庫的來源。”

地球上的水的編年史可能超出了太空小行星撞向陸地並帶來水的範圍。這一點可能伴隨着一個懸浮在太空中的水廠,因為太陽風輕輕拂過降落在我們星球上的灰塵顆粒。

單純由小行星引起的氘重水和來自太陽風和塵埃粒子相互作用的氫重水的結合可以更好地說明了在地球上發現的水的化學構成。

“我們計算出,約50:50的富含水的塵埃和小行星的混合體將跟地球水的同位素組成完美匹配,”研究團隊在其論文的最新解釋中寫道。

為了得出這些結論,研究人員使用了一種叫做原子探針層析成像(APT)的方法對近地小行星Itokawa的樣本進行了研究。他們想看看這顆小行星是否受到從太陽風中產生水所需的特定類型的空間天氣的影響。

作為工程師和物理學家使用的尖端工具,APT幫助科學家了解各種材料的化學成分。通過這種技術,一些東西可以被放在一個房間里並被逐個原子地解構。在物品被完全解構后,計算機以數字方式重新組裝該物體的模型。然而這一次,該結構被映射出精確的原子分佈。

為了證明太陽風促成了地球上水的產生,研究小組將需要在Itokawa樣本上檢測到氫氧化物–風-粒子化學反應的副產品–及可能的水。他們發現了這兩者。

科學家可能已經發現了地球水的意外宇宙起源

研究論文共同作者、科廷大學地球和行星科學學院的約翰-科廷傑出教授Phil Bland在一份聲明中說道:“原子探針層析成像讓我們對Itokawa上塵埃顆粒表面的前50納米左右的內部進行了難以置信的詳細觀察,它以18個月的周期圍繞太陽運行。它讓我們看到,這塊空間風化的邊緣碎片含有足夠的水,如果我們按比例增加,每立方米的岩石將達到約20升。”並且有趣的是,可能受到水輸送系統影響的不僅僅是地球。

來自夏威夷大學馬諾亞分校的Hope Ishii在一份聲明中指出:“我們認為可以合理地假設,在Itokawa上產生水的相同空間風化過程將在某種程度上發生在許多沒有空氣的世界上,如月球或小行星灶神星。”

另外他還補充稱:“這可能意味着太空探險家很可能能直接從行星表面的塵埃中處理新鮮的水供應。由於我們的足跡遍布地球之外,所以當想到形成行星的過程可能有助於支持人類的生活真的是一件令人激動的事情。”

(0)
上一篇 2021-12-01 11:59
下一篇 2021-12-01 12:00

相关推荐