地球是如何获得水的

根据卡内基科学的Anat Shahar和加州大学洛杉矶分校的Edward Young和Hilke Schlichting的新工作，地球的水可能起源于富含氢的大气和构成地球形成时期的行星胚胎的岩浆海洋之间的相互作用。他们的发现可以解释地球标志性特征的起源，发表在《自然》杂志上。

几十年来，研究人员对行星形成的了解主要基于我们自己的太阳系。尽管关于木星和土星等气态巨行星的形成存在一些活跃的争论，但人们普遍认为，地球和其他岩石行星是从年轻时围绕我们太阳的尘埃和气体盘中吸积出来的。

随着越来越大的物体相互碰撞，最终形成地球的婴儿微行星变得越来越大，越来越热，由于碰撞和放射性元素的热量，融化成一个巨大的岩浆海洋。随着时间的推移，随着行星的冷却，最密集的物质向内沉没，将地球分成三个不同的层 - 金属核心和岩石，硅酸盐地幔和地壳。

然而，过去十年系外行星研究的爆炸式增长为模拟地球胚胎状态提供了一种新方法。

“系外行星的发现让我们更加了解刚刚形成的行星被富含分子氢的大气层包围是多么普遍，H2，在他们成长的最初几百万年，“沙哈尔解释说。“最终这些氢包层消散，但它们在年轻行星的成分上留下了指纹。

利用这些信息，研究人员为地球的形成和演化开发了新的模型，看看我们母星独特的化学特征是否可以复制。

使用新开发的模型，卡内基和加州大学洛杉矶分校的研究人员能够证明，在地球存在的早期，岩浆海洋和分子氢原始大气之间的相互作用可能已经产生了地球的一些标志性特征，例如其丰富的水和整体氧化状态。

研究人员使用数学模型通过观察25种不同的化合物和18种不同类型的反应来探索分子氢大气和岩浆海洋之间的物质交换 - 复杂到足以产生有关地球可能形成历史的宝贵数据，但足够简单，可以完全解释。

岩浆海洋和大气在模拟的婴儿地球中的相互作用导致大量氢进入金属核心，地幔氧化，并产生大量水。

研究人员透露，即使所有碰撞形成生长行星的岩石物质都是完全干燥的，分子氢大气和岩浆海洋之间的这些相互作用也会产生大量的水。他们说，其他水源是可能的，但没有必要解释地球目前的状态。

“这只是我们星球演化的一种可能解释，但它将在地球的形成历史与已知的围绕遥远恒星运行的最常见系外行星之间建立重要联系，这些系外行星被称为超级地球和亚海王星，”沙哈尔总结道。

该项目是由Shahar发起和领导的跨学科，多机构AEThER项目的一部分，该项目旨在揭示银河系最常见的行星 - 超级地球和亚海王星 - 的化学组成，并开发一个框架来检测遥远世界的生命特征。这项努力是为了了解这些行星的形成和演化如何塑造它们的大气层。反过来，这可以使科学家能够将真正的生物特征与非生物来源的大气分子区分开来，这种生物特征只能由生命的存在产生。

“越来越强大的望远镜使天文学家能够以前所未有的细节了解系外行星大气的组成，”沙哈尔说。“AEThER的工作将通过实验和建模数据为他们的观察提供信息，我们希望这将导致一种万无一失的方法，用于检测其他星球上的生命迹象。