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2018-12-01科學家提新模型 太陽星雲可能為地球水的起源 588 期

Author 作者 編輯部
地球上的水從何而來?長期以來,科學家多認為其可能來自充 滿冰的彗星和小行星,然而近日《地球物理:行星》(Journal of Geophysical Research: Planets)期刊最新研究指出,太陽形 成後滯留於宇宙中的氣體與塵埃──太陽星雲(solar nebula), 也可能是地球水的真正起源。

過去,研究人員曾評估地表海水和小行星的化學特徵,包括氘 (deuterium,氫的同位素)和氫的比例,發現2者極為相似, 然而美國亞利桑那州立大學(Arizona State University)天體物 理學家戴茨(Steven Desch)卻表示,測定地表水的氫其實存在 盲點,因為其組成不一定等同於整個行星的氫。

《宇宙學》(Cosmos)先前的報告指出,從地核與地幔邊界採集的樣本中,氘氫比(D∕E ratio)更低,顯示這些氣體並非來自小 行星。為此,研究員建立1個新的地球形成模型,發現數十億年 前行星胚胎(planetary embryos)相互撞擊後,最大的那個胚胎形 成外部岩漿層。

太陽星雲與岩漿交互作用後形成大氣層,並將氫氣與其他稀有氣體溶 入岩漿、釋放到胚胎內部。在同位素分餾(isotopic fractionation) 的過程中,氫氣將持續被吸入地核,而較重的同位素氘則保留在 岩漿中形成地幔,再與其他較小的胚胎或天體合併,最終使地球 獲得足夠的水與質量。地球化學家沙哈爾(Anat Shahar)認為, 描述這些元素溶入岩漿時氘氫比變化的「氫分餾因子」仍有待測 定,以驗證這個新模型的說法。

Jun Wu et al., Origin of Earth's Water: Chondritic Inheritance Plus Nebular Ingassing and Storage of Hydrogen in the Core, Journal of Geophysical Research: Planets, 2018.(Flickr-Stephane Mignon, https://flic.kr/p/eEGE8X)