我们常说,水是生命之源。我们的蓝色家园正是有了水的存在才会如此生机勃勃。在浩瀚的宇宙中,我们是如此幸运唯一拥有液态水的星球。庆幸之余,人们不禁产生疑问,地球上的水到底来自哪里呢?
根据太阳系形成的假说——星云说来看,地球和太阳系其他大行星均起源于太阳星云。太阳星云由三类物质组成:包括氦和氢的气物质,它们在星云中的数量最多;包括水冰、氨、甲烷、氧、碳、氮和氢的化合物的冰物质;再一类是包括铁、硅、镁、硫等重元素与氧的化合物的土物质,它们在星云中的数量最少。最初的太阳星云非常松散,在万有引力的作用下,大物质吸引小物质,最后在中间形成了太阳,周围形成了行星。在漫长的岁月里,各个行星受到的太阳热力和引力不同,因此三大物质的分配也是不均匀的,它由距离太阳的远近而定。地球是距离太阳比较近的行星,因此主要由土物质组成,只有少量的冰物质和气物质,而其中的冰物质便成为了地球的水源。
科学家认为,地球上的水除了与生俱来的外,还包括通过自身的演化而不断地释放的水。例如在火山活动区和火山喷发时会有大量的气体喷出,其中便有四分之三的水蒸汽;在地下深处的岩浆中也含有水分,而且深度越大,含的水分越多。除此以外,和地球形成原因类似的其他陨石里也含有0.5%~5%的极少水分。因此我们可以推测,由土物质组成的地球中也含有一定量的水分。
人们在后来的研究中发现,火山活动时释放的水是渗入到地下的雨水,并不是新生的水。科学家们通过测定水的同位素得出这个结论,在这个证据确凿的说法面前,“地球之水与生俱来”的假说受到了空前的挑战。为了进一步找到地球之水的源头,人们将研究的目标定位在了宇宙。有人推断,地球之水主要来源于宇宙,是地球形成之后从宇宙中添加进来的。
具体而言,地球上的水或许来自外太空,由带有大量水冰的彗星带到地球表面。昔日那些大碰撞的证据早已经不存在了,但是从月球上,我们或许可以找到一些线索。
月球的表面布满撞陨石撞击后留下的巨坑,一些坑的直径宽达好几百公里。据估计,月球曾经遭遇过多大一百万次以上的大型撞击。而比月球质量大的多的地球,其巨大的引力必然会引来更多的流星,因此地球曾经遭遇过千万次的大规模撞击。在地球初期,大规模的撞击几乎每个月就有一次,这种恐怖的撞击活动一直持续了几百万年的时间。据估计,撞击地球的彗星有至少一半的质量是水和冰,所以这些大彗星犹如一座座雪山,它们融化后便填满了地球的海洋。
有人提出,强烈的撞击会产生巨大的热量足以将彗星内部的水冰气化,所以当时的地球上空很可能在一片蒸气云的笼罩下。在几百万年的时间里,蒸气云不断降下炽热的酸雨,酸雨导致的洪水形成河流、湖泊,最后,这些水很可能覆满了整个地球。对此有人提出了疑问:地球海水的成分主要是H2O,但是也有极少量的重水(HDO)。可是据分析结果表明,彗星上面的水和地球的海水成分是不一样的,彗星之水中含有的重水含量要比地球海水高的多。
但是认为彗星带来了地球之水的科学家并不气馁,他们认为已经被研究过的所有彗星都来自太阳系的外围,而在紧靠太阳的彗星则可能与前者不同。越是靠近太阳的地方温度越高,离太阳比较近的彗星所含的重水比例应该比较低。因此有可能和地球海水中的重水比例相同。可是事实是否真的如此,还需要找到这样的彗星之后才能得出最终的结论。