每日科普|地球上的水来自哪里？

地球是太阳系八大行星中唯一被液态水所覆盖的星球，那么地球上的水来自哪里？

太阳系内有八大行星：位于小行星带以内的水星、金星、地球和火星被称为类地行星，位于小行星带以外的木星、土星、天王星和海王星被称为类木行星。类地行星有固体的表面，而类木行星为巨型的气体行星，通常不一定有固体表面。类木行星含大量的水，因处于水冰线以下，常呈冰的状态存在。另外，在太阳系外层的柯伊伯带和奥尔特星云，则被认为是富含冰物质的彗星储库。

太阳系是一个富含水的星系。科学家们近年来通过对比太阳系内物质与星际间物质的氘与氢原子比值，推测太阳系里的水至少有一部分是从太阳诞生的环境中继承下来的，因此要比太阳本身还要古老。

根据全硅酸盐地球亲石元素和高亲铁元素丰度，研究者们将地球模拟为三个独立成分的混合：组分一为原始地球，由亏损挥发性元素和具有强还原性的物质组成；组分二为具有球粒陨石元素特征的撞击者——忒伊亚小行星；组分三是后加入的类似碳质球粒陨石成分特征。各组分比例大约为硅酸盐地球质量的85%、15%和0.4%。原始地球因处于强还原态，金属铁与矿物相里的羟自由基不可能大量共存，所以原始地球不可能是后来地球水的主要携带者；根据模型计算，后期的加入者碳质球粒陨石，只可能提供地球水总重量的2%~8%，所以组分三也不可能是地球水的唯一来源；因此科学家们推测撞击者忒伊亚小行星可能是提供现代地球水的主要来源。

那么，忒伊亚小行星的主要成分是什么？顽辉球粒陨石、顽辉无球粒陨石与地球辉石和月球辉石样品具有一致的氧同位素组成。

近年来，科学家们通过对比发现，顽辉球粒陨石、顽辉无球粒陨石与地球和月球样品具有相似的钛同位素组成，进一步证实了地球、月球与顽辉球粒陨石和顽辉无球粒陨石的亲缘性。

顽辉球粒陨石与地球地幔具有相近的氢、氮同位素组成，并且发现顽辉球粒陨石中的氢含量远大于此前设想，结合宇宙化学模型分析认为，地球上的水可能源自顽辉球粒陨石向地壳和地幔中释放的氢，从而推测忒伊亚小行星是一个类似顽辉球粒陨石的撞击者。

科学家推测基本模型是这样的：在太阳系形成早期，原始地球产生于星子的增生，并发生了金属核的分异。此时的地球严重亏损挥发性组分；具有类似顽辉球粒陨石成分的忒伊亚小行星撞击地球，带给了原始地球大量的挥发性元素，最终形成水；后期含高亲铁元素碳质球粒陨石的加入也提供了一部分水。可见，现代地球上的水主要是由撞击者忒伊亚小行星提供的。

月球通常被认为是忒伊亚小行星撞击原始地球后形成的，那么问题来了，忒伊亚小行星带给了原始地球挥发性组分，为什么月球相对地球却亏损挥发性组分呢？科学家们给出的解释是，在月球与地球脱离的过程中，由于月球质量只占地球质量的1.2%左右，地球的重力场吸引了更多的挥发性组分，另外在月球岩浆洋演化阶段的去气作用，也使月球相对亏损挥发性组分。（作者系中国地质科学院地质研究所研究员）