它自己造的？

【资料图】

地球表面的70%覆盖着水。 NASA

一种流行的说法是：地球上的水是外来的，是由彗星或小行星带来的。最初的地球是干燥缺水的。但新的研究结果显示，情况也可能不是那样：地球上最初的水是它自己制造出来的。

年轻的地球表面有一个巨大的熔岩海洋，与此同时它也拥有一个富含氢元素的大气层。近日一篇发表在《自然》杂志上的论文作者认为，地球上最初的水是这两者相互作用的产物。

水覆盖了地球70%的表面，这种情况在太阳系内是独一无二的。虽然有理论认为是富含水的小天体给地球带来了水，但近年的研究指出，小天体内蕴藏的水与地球上的水在化学结构上有很大不同。

研究人员发现，原始地球的体积如果比当前主流理论认为的稍大一些（大约相当于今天的0.2至0.3倍），那么它就能够自己制造水——原始地球总体而言要比今天要小很多，它通过不断吸积周围的尘埃和气体逐渐长大。

如果是这样，那么原始地球就能够在较长一段时间内拥有自己的大气层；而由于当时原始太阳系在一个富含氢分子的空间环境中，这个原始大气层中的氢分子含量比今天地球大气层高很多。

研究人员之所以会有此推测，是因为他们发现，许多新生的岩质系外行星都有富含氢分子的大气层。

系外行星中最多的是超级地球和迷你海王星。前者是比地球大但比海王星小的岩质行星，而后者是比海王星小的冰冻气体巨行星。天文学家曾经发现，这些系外行星中有一些即使是在高温高压的条件下，其大气层中依然含有水汽。

研究人员表示，年轻的系外行星在它们诞生后的最初几百万年中通常都会拥有富含氢分子大气层。这样的大气层即使最终消失，依然会在行星的化学结构中留下踪迹。

研究人员将地球与系外行星放在了一起进行研究，假设原始地球也曾拥有一个富含氢气的大气层，考察这对于地球的演化会产生什么样的影响。而结果显示，如果是这样，地球今天所拥有的一些特征都能够得到解释——其中就包括了水。

研究人员建立了一个模型，对原始地球环境中的25种化合物和18种化学反应进行了研究。他们发现，如果存在一个富含氢分子的大气，那么就会有大量的氢与后来固化变成了地幔的熔岩海洋相结合。而大量的水，是一系列化学反应最直接的结果。

研究人员表示，大量氢在地球形成初期进入到熔融的地球内部，可以解释两个悬而未决的谜：一是地球表面的大量液态水从何而来；二是主要由铁元素构成的地核为何其密度要比理论预期值低。

富含氢分子的原始大气层对地球的影响。 Edward Young / UCLA / Katherine Cain / Carnegie Institution for Science

参考 Earth shaped by primordial H₂ atmospheres https://www.nature.com/articles/s41586-023-05823-0

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