地球水或比太陽還古老
海洋中三到五成水源自恒星形成前

一項(xiàng)新研究表明，地球海洋中至少有一半的水可能比太陽還要古老。

通過重建太陽系形成之初的氣體與塵埃盤，科學(xué)家推斷，地球以及其他行星一定從在46億年前形成太陽的氣體云那里繼承了大量的水，而不是在后期形成的全部的水。研究人員表示，這些星際間的水同時(shí)也存在于其他恒星系統(tǒng)，甚至與地球類似的行星的形成過程中

形成恒星的致密星際間氣體和塵埃云包含有大量以冰的形式存在的水。當(dāng)一顆恒星第一次被點(diǎn)亮后，它會(huì)加熱周圍的云團(tuán)并以輻射的形式向外散播，同時(shí)蒸發(fā)冰體，并將一些水分子分解為氧和氫。

迄今為止，研究人員尚不清楚這些“古老”的水中到底有多少在這一過程后幸存下來。如果大部分的原始水分子被分解，那么早期的太陽系將不得不重新形成水。但是領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)新研究的美國安阿伯市密歇根大學(xué)天體化學(xué)家Ilsedore Cleeves指出，可能只有在太陽系中才會(huì)發(fā)生這一切，而其他許多恒星系統(tǒng)中或許還是干燥的。

Cleeves說，如果有一些水能夠在恒星形成過程中存留下來，并且如果太陽系的例子很典型，那么這意味著水“在行星形成過程中將是一個(gè)可用的普通物質(zhì)”。

為了找到問題的答案，Cleeves和她的同事模擬了太陽形成后不久的景象。研究人員估算了太陽系遭遇的來自年輕恒星和外層空間的輻射數(shù)量，以及這些輻射能夠穿越云團(tuán)的厚度。

這些條件決定了氫氣和氧氣如何形成新的水分子，特別是除了通常單一質(zhì)子以外的包含氘（氫的一種同位素，原子核包含一個(gè)中子）的分子的形成幾率。該模型預(yù)測(cè)，含有氘的水（即所謂的重水）的豐度要低于今天太陽系中的重水豐度。

然而與目前的太陽系相比，正在形成像太陽這樣的恒星的星際云卻比前者擁有更高比例的重水。這是因?yàn)檫@些云團(tuán)遭受了宇宙射線的連續(xù)轟擊，從而傾向于形成包含氘的水。因此，作者推斷，年輕太陽的輻射不足以解釋太陽系今天所看到的重水?dāng)?shù)量，并且其中一些重水必定是之前便已存在的。研究人員估計(jì)，地球海洋中大約30%到50%的水必定比太陽還要古老。

研究人員解釋說，如果水是在寒冷的星際介質(zhì)環(huán)境中形成，則氘對(duì)氫的豐度比會(huì)比較高，最高可達(dá)1%左右；而如果是在太陽系形成時(shí)的較熱環(huán)境中形成，那么氘對(duì)氫的豐度比會(huì)較低，趨近于大約0.002%，但彗星、行星、隕石及地球海洋的實(shí)際觀測(cè)值一般介于這兩個(gè)極端之間，比如地球海洋中兩者豐度比是0.016%。

Cleeves說：“如果太陽形成后無法滿足這一切，這意味著我們必定從誕生太陽的環(huán)境中繼承了一定水平的富含氘的星際冰體?！?br>

研究人員在9月25日出版的美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

荷蘭萊頓天文臺(tái)天體化學(xué)家Ewine van Dishoeck認(rèn)為，這項(xiàng)研究的結(jié)論基于很好的參數(shù)但依然僅限于理論上。她強(qiáng)調(diào)，明年將有望證明這一切，屆時(shí)位于智利阿塔卡瑪沙漠中的射電望遠(yuǎn)鏡——阿塔卡瑪大型毫米陣列望遠(yuǎn)鏡將開始研究原行星盤中的重水比例背后的化學(xué)過程。

但法國格勒諾布爾市行星學(xué)與天體物理學(xué)研究所天文學(xué)家Cecilia Ceccarelli表示，即使典型的恒星系統(tǒng)的形成并沒有摧毀所有之前存在的水，但這也并不意味著已經(jīng)濕透的行星會(huì)遍布整個(gè)宇宙。金星和水星并沒有水，而火星似乎也失去了其曾擁有的大部分水。