为什么说地球的水来自外太空?就算不是来自彗星,而是来自小行星,那小行星的水又是来自哪里呢?

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8 个回答

@何胖子 的答案已经很明确了,在此仅提供更简明更直观的回答

有一个叫做“冻结线”的概念,简而言之,是从中央恒星算起的一个特殊距离,在这个距离以内,由于温度过高,水无法形成固态微粒。在这之外,冰就很丰富了(原始星云中毕竟氢和氧不缺)。在太阳系中,这条冻结线位于小行星带的位置

那么地球形成于冻结线内侧的深处,初期形成的星子中水含量相当少(相比于冻结线以外)(因为绝大部分水逃出了微粒,变成极稀薄的气体,你让地球在这么高的温度下把这些气体吸回来也是强人所难)。

所以你看看,地球上水虽然“多”,但是随便捡一个木卫二,那水量分分钟虐爆地球。人家生成的时候微粒里面就含有大量的冰,天生BUFF。同样,生成于较远处的彗星小行星水含量也是很高。
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而且地球生成过程中,在彻底冷却之前也丢失了大量水分。
恰好地球40亿年前经历了漫长的后期重轰炸期,这个时期大量来自冻结线以外的天体进入内太阳系并狠狠的轰炸了地球一遍。

所以,问题应当是这样的:作为一个生于冻结线以内的先天缺水的苦逼,地球上现在的水,到底是从本来不富裕的含水量中硬“挤”出来的(毕竟身为系内第一大岩质行星,内部的水还是够的,火山喷发之类的就行了),还是被冻结线以外那帮天生高富帅教训了一顿之后换来的。

目前还有争议

但是最近的一个研究,据ESA登陆“丘留莫夫-格拉西缅科”彗星的探测器“菲莱”的分析结果,彗星上的氘/氢比和地球上的氘/氢比差别较大。因此即使彗星小行星给地球带来过水,这个比例应该也是比较小的。


关于氘/氢(氕和氘为氢的两种同位素)比:
地球的大气上层中,水在不断的分解为氢,其中较轻的氕逃逸的概率更大,所以随着时间的推移,应该D/H比逐渐上升。如果水真的来自彗星,那么地球的D/H比在经历这么多亿年的打磨之后应该高于彗星的D/H比(彗星掺了XXX,零损失,零蒸发,不浪费!)
但是残酷的现实却是,采集到的样本表明彗星的D/H比反而高于地球,之前的三个彗星也是同样结果
谢邀。 抱歉现在才来回答这个问题。本人专业为斜长岩杂岩体以及层状岩体,水的起源并不是我研究方向所以,如有不全面请多包涵。这里提到的水不仅仅是液态水,而且也包括羟基和氢离子等形式存在的水。个人觉得知乎不是贴吧 实名反对 @hearts zh 回答:不懂请多读书,谢谢,科普不是这样做的。
首先是为什么说地球的水来自外太空?应该说是,为什么说地球自身不能形成水。
1.(Boss 1998)等认为地球形成的早期发生吸集增生过程由于较高的温度,所以在太阳系内侧无法存在含水的矿物相,因此最初形成的类地行星是无水的(Dry)。水就需要一个外来物体带入。2.(Walter et al.2000)认为地球和其他行星都经历了岩浆海事件。(简单来说就是整个星球表面都是岩浆)在这个过程中会发生效率很高的去气作用,使得挥发份丢失,也就没有水了。
地球原来没有水,现在含这么多水,所以要给个理由。含水还能跟地球发生关系的外来物体有哪些呢?彗星,小行星,Phyllosilicates(不太清楚怎么翻译成中文合适),这些东西形成离太阳比较远,不符合1条件,没经历岩浆海过程,不符合2条件,所以呢是含水的,太阳系外行星就是主要由H,He等挥发元素组成。
首先来看彗星,(Drake and Righter 2002)认为类地行星上大量的水应该是由于彗星撞击导致,彗星撞击是确实存在的,但是能带入多少水?(Owen and Bar-Nun 2000)通过D/H比值计算讨论,认为大概10%-15%。具体过程在此不讨论。这样讨论有个问题,就是用来计算的彗星的同位素能否代表所有的彗星同位素组成,如果不是,上述计算就不可靠。也有通过其他同位素比值进行计算讨论,认为彗星对水的贡献小于1%(Dauphas and marty 2002)。
接下来看小行星。认为小行星是水的来源主要是因为,(Morbidelli et al. 2000)认为地球15%质量的物质来源是小行星撞击,撞击时间可能是4.5Ga左右。这次撞击事件应该是公认的,并且与月球成因相关,但是还是有个老问题,能带入多少水?PHyllosilicates类似,不继续讨论了。
这是一个还没定论的科学问题,对于另外一派的观点来看,楼主的问题就是不对的。
上面三种观点都有一个大前提,就是默认太阳系内部不可能存在含水矿物相。(Michael J. DRAKE 2005)提出一个观点。1.认为类地行星吸集增生的过程中,并非是一个无水体系,在距离太阳3AU的范围内,大概有2-3个地球质量这么多的水存在(water vapor)。2.地球吸集增生过程中,由于吸附作用,矿物相的吸附会带入水,也就是地球的水多数是自生的。外界带来的水应该有,但是并没有那么重要。初始的地球含水,之后演化的过程中,水在表面富集也就不奇怪了。如果要具体解释,又要牵扯到壳幔演化过程,问题太大,先不说了。
最后引入一个概念
名义无水矿物(NAMs):Nominal anhydrous minerals。即那些分子式中不含氢的矿物。如橄榄石,斜方辉石,单斜辉石,石榴子石,长石,石英等。这些矿物构成了地球的主要的硅酸盐成分。上世纪八九十年代以后,加州理工George R Rossman教授及其团队对NAMs中的氢进行研究之后,提出了名义无水矿物是地球内部重要水库的概念。虽然名义无水矿物含水量极低(多数研究认为在1%以下,因矿物而异),但是由于其在固体地球中的体积比例太大,所以含水量远远超过地表水,例如仅仅地幔过渡带矿物中的总水量高过地表海水总量的10倍。
题外话,楼主的提问没问题,这是一个还在研究的科学问题,没有定论,参考文献不列了,有兴趣的找我要就好。毕竟这不是我的方向,论述不是最新的研究成果,大方向应该没错。
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谢邀 周末组会主讲 讲完来答