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地球上的水是从哪里来的?

月球样本分析的证据表明,虽然地球和月球是由一次巨大的撞击形成的,但它们大多保留了丰富的原始挥发性元素,包括水。 学分:亚当康奈尔/LLNL 照片

地球的水供应对其维持生命的能力非常重要,但这些水是从哪里来的呢? 它们是在地球形成时就存在的,还是后来由外太空的陨石或彗星送来的?

长期以来,地球水的来源一直是争论的主题,劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家认为他们有答案——他们通过观察月球岩石找到了答案。

由于地球-月球系统很早就在两个大天体的影响下共同形成 太阳系的历史他们的历史密切相关。 由于月球缺乏板块构造和大气条件,这些过程往往会抹去或掩盖地球上的证据,因此月球实际上是寻找地球水历史线索的好地方。

尽管地球表面的近 70% 被水覆盖,但与太阳系中的许多其他天体相比,地球总体上是一个相对干燥的地方。 月亮比较干燥。 传统观点认为,地球——尤其是月球——缺乏挥发性物质(如水)是由于剧烈的影响导致挥发性元素耗尽。

但是通过观察月球岩石的同位素组成,研究小组发现,参与塑造地月系统的撞击的物体在撞击之前(而不是因为撞击)的挥发性元素含量非常低。 具体来说,该团队使用了挥发性和放射性同位素铷 87(87Rb),由其子同位素锶 87 (87Sr),用于确定地月系统形成时的 Rb 预算。 团队发现它是因为 87代表月球波动的长期预算的 Sr 非常低,而且相撞的物体一开始肯定是干的,从那以后就不能再添加太多了。

“地球要么是由我们拥有的水而诞生的,要么是我们被本质上纯 H 的东西所击中2哦,里面没有多少。 该论文的合著者、宇宙化学家格雷格·布雷尼卡说,这项工作消除了陨石或小行星作为地球上潜在水源的可能性,并强烈指向“天生就有”的选择。

除了显着缩小地球水的潜在来源外,这项工作还揭示了碰撞的大型物体一定来自太阳系内部,而这件事不可能发生在 44.5 亿年前,这大大减少了形成。 月窗。

该研究的主要作者拉斯伯格说:“只有少数几种材料可以结合形成地球和月球,这并不奇怪——很可能两者都只是大致相同的大型物体。一年多后刚刚碰巧撞在一起的区域。在太阳系形成后的一亿年……但我们很幸运,他们做到了这一点。”

参考:Lars E. Burg、Gregory A. Bernica 和 Thomas S. Kroyer 撰写的“地月系统中挥发性元素的起源”,2022 年 2 月 14 日在此处提供。 美国国家科学院院刊.
DOI: 10.1073/pnas.2115726119

搜索出现在 美国国家科学院院刊. LLNL 科学家 Thomas Krueger 也为这项研究做出了贡献。 这项工作由 美国国家航空航天局 以及以实验室为导向的研发计划。

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