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地球上水的来源

九月 25, 2023

地球上水的来源，或者说地球上的液态水明显比太阳系其他类地行星多的原因，目前尚不清楚。过去45亿年来，水如何在地球表面不断积累并形成大洋，存在着许多假设。

地球表面有71%是水[1]

可能起源 编辑

对鋯石的一项研究发现，液态水早在地球形成后不久，距今44.04±0.08亿年前便已经存在[2][3][4][5]。

微行星足够大时会由于铝-26的衰变而升温，进而可能导致水上升至其表面[6]。最近研究显示，灶神星的鈣長輝長無粒隕石证明，地球早在形成之初，就已有类似现在氘氢比的水[7]。岩石中的水合礦物不断脱水，可能是地球上部分水的来源之一[8][9][10]。

彗星、海王星外天體或主小行星帶外的富水流星体（原行星）与地球相撞时可能带来水。有研究表明，地球海洋水中氫的同位素氘和氕的比与富碳球粒隕石杂质中二者的比例类似，而先前测量彗星和海王星外天體所得数值与地球海洋水的相似程度并不高，因此地球上的水主要来自小行星[11][12]。此外，地球上曾发现过45亿年前含有液态水的陨石，以及多种不含氘的有机化合物，这两点均支持上述观点[13]。

此外，地球上的水不可能只来源于彗星，因为测量表明哈雷彗星、百武二號彗星、海爾-博普彗星和丘留莫夫－格拉西缅科彗星的氘氕比约为地球海洋水的两倍。但目前尚不清楚柯伊伯带其它彗星的比值是否与此相同。据天文學家亞歷山德羅·莫比德利（義大利語：Alessandro Morbidelli）所说，富碳球粒陨石中的水与地球海洋水具有相似的氘氕比，因此地球上的水主要由主小行星帶外部形成的原行星撞击地球带来。然而，也有研究者认为，地球形成至今，海洋水的氘氕比可能已有显著增加，与地球早期演化过程中可能即已存在大量水的观点一致[14]。

阿波罗15号和17号带回地球的月球样品中的氘氢比与碳质球粒陨石的比值一致，也与地球水的比值近似。这些发现表明地球和月球水的来源相同，有如下假说：木星迁移到太阳系内，进而扰乱了富水碳质球粒陨石的原有轨道，因此，有些天体可能向内迁移，成为形成地球及其临近星体的部分原材料[15]。

地球演化过程中的水 编辑

参见：行星分異

形成地球的物质中可能曾存在大量水[16][17]。地球质量较小时，水分子容易克服地球的重力，氢和氦可能不断从大气中逸出，于是如今，地球大气中缺乏稀有气体。

据推测，早期地球有些部分被形成月球的大碰撞破坏，可能导致了大范围的物质熔化。现今物质成分表明熔化并不完全，要熔化巨大的岩体并不简单[18]。然而，还是有相当一部分物质被蒸发，在早期地球周围形成了一种“岩石蒸汽”大气层。经过两千年后，岩石蒸气凝结，但热的挥发物仍保持气态，很可能导致大气中含有大量二氧化碳，混有氢气和水蒸气。尽管地表温度高达230 °C（446 °F），但地球上仍然存在着液态的大洋，这是因为大气中的二氧化碳浓度很高。随着地球不断冷却，海水溶解了大气中大部分的二氧化碳，但由于新的地表和地幔循环的出现，二氧化碳水平剧烈震荡[19]。

参考资料 编辑

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九月 25, 2023
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但目前尚不清楚柯伊伯带其它彗星的比值是否与此相同 据天文學家亞歷山德羅 莫比德利 義大利語 Alessandro Morbidelli 所说 富碳球粒陨石中的水与地球海洋水具有相似的氘氕比 因此地球上的水主要由主小行星帶外部形成的原行星撞击地球带来 然而 也有研究者认为 地球形成至今 海洋水的氘氕比可能已有显著增加 与地球早期演化过程中可能即已存在大量水的观点一致 14 阿波罗15号和17号带回地球的月球样品中的氘氢比与碳质球粒陨石的比值一致 也与地球水的比值近似 这些发现表明地球和月球水的来源相同 有如下假说 木星迁移到太阳系内 进而扰乱了富水碳质球粒陨石的原有轨道 因此 有些天体可能向内迁移 成为形成地球及其临近星体的部分原材料 15 地球演化过程中的水 编辑生命演化历程查论编 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 水单细胞生物光合作用真核生物多細胞生物节肢动物 软体动物恐龙鸟哺乳动物维管植物被子植物灵长目 地球 4540 最早的水 最早的生命 最早的氧气 大气氧 大氧化事件 最早的植物 有性生殖 埃迪卡拉生物群 寒武纪大爆发 四足類 最早的猿显 生 宙元 古 宙太 古 宙冥 古 宙中太古代休伦冰期成冰纪安第斯冰期卡鲁冰期第四纪冰期冰河时期可点击 百万年前 nbsp 另见 人类演化历程和自然演化历程 参见 行星分異 形成地球的物质中可能曾存在大量水 16 17 地球质量较小时 水分子容易克服地球的重力 氢和氦可能不断从大气中逸出 于是如今 地球大气中缺乏稀有气体 据推测 早期地球有些部分被形成月球的大碰撞破坏 可能导致了大范围的物质熔化 现今物质成分表明熔化并不完全 要熔化巨大的岩体并不简单 18 然而 还是有相当一部分物质被蒸发 在早期地球周围形成了一种 岩石蒸汽 大气层 经过两千年后 岩石蒸气凝结 但热的挥发物仍保持气态 很可能导致大气中含有大量二氧化碳 混有氢气和水蒸气 尽管地表温度高达230 C 446 F 但地球上仍然存在着液态的大洋 这是因为大气中的二氧化碳浓度很高 随着地球不断冷却 海水溶解了大气中大部分的二氧化碳 但由于新的地表和地幔循环的出现 二氧化碳水平剧烈震荡 19 参考资料 编辑 The World Factbook www cia gov 2016 03 17 原始内容存档于2010 02 01 Wilde S A Valley J W Peck W H and Graham C M Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4 4 Gyr ago PDF Nature 2001 409 6817 175 8 2019 04 26 PMID 11196637 doi 10 1038 35051550 原始内容 PDF 存档于2018 07 29 ANU Research School of Earth Sciences ANU College of Science Harrison Ses anu edu au 2009 08 20 原始内容存档于2007 03 14 ANU OVC MEDIA MEDIA RELEASES 2005 NOVEMBER 181105HARRISONCONTINENTS Info anu edu au 2009 08 20 原始内容存档于2008 08 20 A Cool Early Earth Geology wisc edu 2009 08 20 原始内容存档于2009 05 13 How Earth was watered 2016 08 19 原始内容存档于2016 08 19 Sarafian Adam R Nielsen Sune G Marschall Horst R McCubbin Francis M Monteleone Brian D Early accretion of water in the inner solar system from a carbonaceous chondrite like source Science 2014 10 31 346 6209 623 626 Bibcode 2014Sci 346 623S ISSN 0036 8075 PMID 25359971 doi 10 1126 science 1256717 英语 Brandon Schmandt Steven D Jacobsen Thorsten W Becker Zhenxian Liu Kenneth G Dueker Dehydration melting at the top of the lower mantle Science 2014 06 13 344 6189 1265 1268 Bibcode 2014Sci 344 1265S PMID 24926016 doi 10 1126 science 1253358 Could an Ocean of Water Be Trapped Within the Earth Science Friday 2019 04 26 原始内容存档于2019 04 26 美国英语 Earth s Rocks Contain a Hidden Ocean s Worth of Water NBC News 2019 04 26 原始内容存档于2018 11 09 英语 Daly R Terik Schultz Peter H The delivery of water by impacts from planetary accretion to present Science Advances 2018 04 25 4 4 eaar2632 PMC 5916508 nbsp PMID 29707636 doi 10 1126 sciadv aar2632 Gorman James How Asteroids May Have Brought Water to Earth The New York Times 2018 05 15 2018 05 16 原始内容存档于2018 05 15 Chan Queenie H S et al Organic matter in extraterrestrial water bearing salt crystals Science Advances 2018 01 10 4 1 eaao3521 eaao3521 Bibcode 2018SciA 4O3521C PMC 5770164 nbsp PMID 29349297 doi 10 1126 sciadv aao3521 Ikoma Masahiro Genda Hidenori Origin of the Ocean on the Earth Early Evolution of Water D H in a Hydrogen rich Atmosphere 2007 09 13 2019 04 26 doi 10 1016 j icarus 2007 09 007 原始内容存档于2019 04 26 英语 Cowen Ron Common source for Earth and Moon water Nature 2013 05 09 2019 04 26 doi 10 1038 nature 2013 12963 原始内容存档于2017 10 05 Drake M J The Leonard Medal Address Origin of water in the terrestrial planets Meteoritics and Planetary Science 2005 04 01 40 519 2019 04 26 ISSN 1086 9379 doi 10 1111 j 1945 5100 2005 tb00960 x 原始内容存档于2019 04 26 Campins Humberto Drake Michael J Origin of water on the terrestial planets Proceedings of the International Astronomical Union 2005 08 1 S229 381 394 2019 04 26 ISSN 1743 9221 doi 10 1017 S1743921305006861 原始内容存档于2018 09 29 英语 请检查 date 中的日期值 帮助 Solar System Exploration Science amp Technology Science Features View Feature Solarsystem nasa gov 2004 04 26 2009 08 20 原始内容存档于2012 08 08 N H Sleep K Zahnle amp P S Neuhoff Inaugural Article Initiation of clement surface conditions on the earliest Earth Sleep et al 98 7 3666 Proceedings of the National Academy of Sciences 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