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當孩子問「地球上的水是從哪裏來的」該如何回答?

2021-11-22知識

目前的科學模型認為地球和太陽系的絕大部份其他天體是 太陽星雲 演化而來,地球在形成時就含有大量的水;在地球形成後數億年間,大量含水冰的小天體(彗星、小行星、碎片、塵埃)墜入地球大氣,更增加了地球的水量。

顯然,在這個模型裏,絕大部份小天體所含的水也可以追溯到太陽星雲。從太陽系外飛來並掉到地球上的水極少。

  • 太陽星雲可能是上一代恒星的超新星爆發拋射出的瓦斯雲,還摻雜了一些星際物質。上一代恒星可能由更古老的瓦斯雲演化而來。這樣一直追溯到「宇宙從哪裏來」,可以介紹霍金-哈特爾無邊界條件下的量子漲落模型,也就是 無中生有
  • 現在,地球的核心可能包含了地球上大部份的水,比地表的海洋要多得多。

    2020 年 5 月 18 日,發表於【自然-地球科學】的一項研究 [1] 表明,地球可能在演化早期從太陽星雲中獲得了大量的氫,並以水的形式儲存在地核。

    在目前的理論下,約 46 億年前,圍繞新生太陽旋轉的氫氣、塵埃等物質聚合成了地球。在此過程中,大量的氫可能進入了正在形成的地核,或是留在了後來冷卻成地幔的高度。研究人員試圖透過分析氫在高壓和高溫下的行為來模擬早期地球裏氫含量和分布的變動。

    他們估計了早期地球內部各邊界的溫度和壓力條件,計算氫在這些條件下的反應。他們發現,在地核-地幔分異和地核-地幔邊界條件下,水的親鐵性隨溫度升高而減弱;而在巖芯形成條件下,無論是氧化反應還是還原反應,水總是強烈地分割到鐵液中。對平衡鐵矽酸鹽熔體中的氫分布的計算也驗證了水的親鐵性。

    研究得出結論:早期地球的氫有 75% 以上可能在地核裏,因而地核可能包含著地球上的大部份水。這可以部份解釋地震速度測量所顯示的地核密度。

    參考

    1. ^https://doi.org/10.1038/s41561-020-0578-1