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地球从类球粒状体较早地获得大部分水分

发布时间:2018-05-16

伍兹霍尔海洋研究所的新研究表明,地球上的水最有可能与岩石同时增生,这表明地球相对较早地从球粒陨石样体中接受了其大部分水。 /

地球被称为蓝色星球,因为它的海洋覆盖了地球表面70%以上的地区,并拥有世界上最大的生命多样性。虽然水是地球上生命必不可少的,但对两个关键问题的回答却无从得知:地球的水从何而来?何时何地?

虽然有人推测,在地球形成后水很晚才到达地球,但在Woods Hole海洋学研究所(WHOI)科学家领导的一项新研究中,研究结果显着推迟了时间,以获得地球上和水体中第一批水的证据内部太阳系。

“其中一个基本问题的答案是,我们的海洋总是在这里。我们并没有像以前所想的那样,从一个迟到的过程中得到它们,“2014年10月31日发表的论文的主要作者Adam Sarafian在科学杂志和麻省理工学院/ WHOI联合计划的地质和地球物理学学生部。

一派思想认为,由于行星形成的高能量,高影响的过程,最初形成干燥的行星,并且后来水源来自诸如彗星或“湿”小行星等来源,这些小行星主要由冰和气体。

“由于巨大的小行星和流星相撞,造成了很多破坏,”WHOI的地质学家兼论文合着者Horst Marschall说。 “有些人认为,行星上存在的任何水分子将会蒸发或被吹到太空中,而今天我们地球上存在的地表水必定会来得很久,很久以后 - 几亿人几年后“。

该研究的作者转向另一个潜在的地球水碳质球粒陨石源。最原始的已知陨石碳质球粒陨石形成于尘埃,砂砾,冰和气体的相同漩涡中,在行星形成之前大约46亿年前形成了太阳。

“这些原始陨石类似于太阳系的体积组成,”WHOI地质学家和合着者Sune Nielsen说。 “他们有很多的水,并被认为是地球水源的候选人。”

为了确定行星体中的水源,科学家们测量了氢的两个稳定同位素:氘和氢之间的比例。太阳系的不同区域以这些同位素的高度可变比例为特征。该研究的作者知道碳质球粒陨石的比例,并推断如果他们可以将这一比例与已知结晶的物体进行比较,同时地球正在积极沉积,那么他们可以测量水何时出现在地球上。

为了验证这一假设,研究小组利用新墨西哥大学陨石学研究所的Francis McCubbin和WHOI的Brian Monteleone利用美国宇航局提供的来自小行星4-Vesta的陨石样本。小行星4-Vesta形成于太阳系与地球相同的地区,其表面具有玄武岩冰冻熔岩。这些来自4-Vesta的玄武岩陨石被称为eucrites,并且具有太阳系中最古老的氢气储层之一的独特特征。它们的年龄 - 在太阳系形成后大约1400万年前 - 使它们成为地球处于主要建筑阶段时确定内部太阳系水源的理想选择。研究人员在东北部国家级离子微探针设施中分析了五种不同的样品,这是世界卫生组织使用二级离子质谱仪的国家最先进的国家设施。这是在陨石陨石中首次测量氢同位素。

测量表明,4-Vesta含有与碳质球粒陨石相同的氢同位素组成,这也是地球的碳同位素组成。结合氮同位素数据,指出碳质球粒陨石是最可能的水源。

“研究表明,地球的水最有可能与岩石同时增生。 Marschall说,这个星球形成了一个湿的行星,表面上有水。

尽管研究结果并不排除在地球上延迟添加水,但它表明,没有必要,因为在很早的阶段就有适量的水和成分。

“这意味着我们这个星球上的生命可能已经开始很早了,”尼尔森补充说。 “知道早日进入内太阳系的水也意味着其他内部行星可能早已变湿,并在他们成为今天的恶劣环境之前演化生活。”

这项研究得到了哈里特詹金斯NASA研究生奖学金,安德鲁梅隆基金会创新研究奖以及NASA宇宙化学奖的支持。美国国家科学基金会仪器设备项目支持东北民族离子微探针设施。

出版物:从含碳球粒陨石样来源早期增加内部太阳系中的水分,“科学,2014年10月31日:Vol。 346没有。 6209第623-626页; DOI:10.1126 / science.1256717

来源:伍兹霍尔海洋研究所

图片:杰克库克,伍兹霍尔海洋学研究所