地球海洋的最终起源，美国科学家有新解
地球的海洋来自哪里？由美国亚利桑那州立大学地球与太空探索学院（SESE）和分子科学学院Peter Buseck教授领导的科学团队找到了新答案。
SESE天体物理学教授，团队科学家之一Steven Desch说：“彗星含有大量的冰，理论上可以提供一些水，小行星也是一种来源。但是，在太阳系的形成时代还有另一种思考水源的方法，因为水是氢气加氧气的产物，地球氧气充足，所以任何氢气来源都可以作为地球水源。”
氢气是太阳星云中的主要成分。如果星云中丰富的氢能够与地球上形成的岩石物质结合，那么这可能是地球全球海洋的最终起源。
吴军（Jun Wu）是该团队在地球物理研究期刊上发表的论文的第一作者，他是SESE和分子科学学院的助理研究教授。他说：“太阳星云理论在现有理论中受到的关注最少，尽管它是我们早期太阳系中氢的主要储集层。”
为了区分水源，科学家转向同位素化学，测量两种氢的比例。几乎所有氢原子都具有单个质子的核。但在大约7,000个氢原子中，核心当中除了质子外还有一个中子。这种同位素被称为“重氢”或氘。
重氢原子数与普通H原子的比率称为D / H比，用它作为氢来自何处的判断指标。比如，小行星水的D / H约为百万分之140（ppm），而彗星水的含量较高，范围从150ppm到多达300ppm。
地球表面有一个全球性的海洋，另外还有两个海洋溶解在地幔岩石中。这些海洋具有约150ppm的D / H比，刚好和小行星的水来源源很好地匹配。
由于彗星的D / H比率较高，因此彗星基本不是地球海洋的主要水来源。太阳星云中氢气的D / H仅为21 ppm，似乎不太可能是我们星球海洋的来源。
但是，吴和他的同事说，从地球刚开始形成时开始，其他因素和过程已经改变了地球氢的D / H。这意味着我们不应该忽视溶解的太阳星云气体。
其关键在于物理学和地球化学相结合的过程，该团队发现这一过程将氢气集中在岩心中，同时提高了地幔中氘的相对含量。
通过称为行星胚胎的原始构建块的合并而形成和发展，这个过程很早就开始了。从月球到火星大小的物体在早期的太阳系中生长得非常快，碰撞并从太阳星云中吸收物质。
在胚胎内，放射性元素熔化了铁，抓住了小行星氢并沉积形成核心。最大的胚胎经历了碰撞能量，融化了整个表面，形成科学家所称的“岩浆海洋”。岩浆中的铁水从原始大气中夺走了氢气，这种原始大气来自太阳星云。铁将这种氢以及来自其他来源的氢一起带到胚胎的外套中。最终氢气集中在胚胎的核心。
同时，另一个重要的过程是在铁水和氢气之间进行。氘原子（D）不像它们的H对应物那样喜欢铁，因此导致铁水中H的轻微富集并且在岩浆中留下相对更多的氘原子，通过这种方式，岩心逐渐形成了比岩浆海洋冷却后形成的硅酸盐地幔更低的D / H比。
这是第一阶段。
第二阶段，随着胚胎相互碰撞而合并成为原始地球。岩浆海洋再一次在地表上形成，再次，剩余的铁和氢可能经历了与第一阶段类似的过程，从而完成了将两种元素输送到原始地球的核心。
吴进一步解释说：“除了胚胎捕获的氢气，我们还期望它们从早期太阳星云中捕获一些碳，氮和稀有气体。这些应该在最深的岩石的化学成分中留下一些同位素痕迹。”
该团队对该过程进行了建模，并检查了其对地幔岩石样本的预测，这种样本今天在地球表面很少见。
Desch说：“我们计算了氢气在地球核心中的含量是多少，然后将这与最近对地球深部地幔样本中D / H比率的测量值进行了比较。最终结果，我们认为，地球早期可能形成了足以形成七到八个全球海洋的氢气。其中大部分确实来自小行星，另外则来自太阳能星云气体。”
吴军说：“加上在几个地方缓存的数量，地球将大部分氢气藏在核心里面，大约两个全球海洋的氢气在地幔中，四到五个在核心，当然还有一个在表面，也就是我们的海洋当中。”
该团队表示，这一新发现完全适合当前关于太阳和行星如何形成的理论。它还对太阳系以外的可居住行星有影响。天文学家发现了超过3800颗行星围绕着其他恒星运行，许多恒星看起来具有和地球一样的巨大岩石。
这些系外行星中的许多可能远离可能出现富含水的小行星，然而，它们仍然可以像地球一样从自己恒星的太阳星云中收集氢气。
该团队得出结论：“我们的研究结果表明，在太阳系外足够大的岩石行星上形成水可能是不可避免的。”
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