科学探索|古老的太空尘埃分析或可解开地球水的起源之谜古老的太空尘埃分析或可解开

一个国际科学家团队可能已经解决了关于地球水的起源的一个关键之谜，因为他们发现了有说服力的新证据。在最近发表在《自然-天文学》杂志上的一篇论文中，一个来自英国、澳大利亚和美国的研究小组描述了对一颗古老小行星的新分析。该研究表明，当地球形成时，外星尘埃颗粒将水带到了地球。

文章图片

颗粒中的水是由空间风化作用产生的，这个过程中来自太阳的带电粒子被称为太阳风，改变了颗粒的化学成分，产生了水分子。
这一发现可以回答一个长期存在的问题，即富含水的地球是如何获得覆盖其表面70%的海洋的--远远超过我们太阳系中任何其他岩石行星。它也可以帮助未来的太空任务在没有空气的世界上找到水源。
行星科学家们几十年来一直对地球海洋的来源感到困惑。一种理论认为，一种被称为C-型小行星的载水空间岩石可能在46亿年前地球形成的最后阶段将水带到了地球。
为了检验这一理论，科学家们之前分析了C-型小行星大块的同位素“指纹” ，这些小行星作为富含水的碳质球粒陨石落在地球上。如果陨石水中的氢和氘的比例与地球上的水相匹配，科学家就可以得出结论， C-型陨石可能是来源。
结果并不那么明确。虽然一些富含水的陨石的氘/氢“指纹”确实与地球上的水相匹配，但许多却不是。平均而言，这些陨石的液体“指纹”与在地球地幔和海洋中发现的水并不一致。相反，地球有一个不同的、略微浅的同位素“指纹” 。
换句话说，虽然地球上的一些水来自C-型陨石，但形成中的地球必须从至少一个同位素较轻的来源获得水，而这个来源来自太阳系的其他地方。

格拉斯哥大学领导的团队使用了一种称为原子探针断层扫描的先进分析方法，仔细检查了来自不同类型的太空岩石的样本，即S-型小行星，它们的轨道比C-型小行星更靠近太阳。他们分析的样本来自一颗名为“Itokawa”的小行星，这些样本由日本空间探测器隼鸟号收集，并在2010年返回地球。
原子探针断层扫描使研究小组能够一次测量颗粒的原子结构，并检测单个水分子。他们的发现表明，大量的水是在“Itokawa”的尘埃大小的颗粒的表面下通过空间风化作用产生的。
早期的太阳系是一个非常多尘的地方，提供了大量的机会在空间尘埃粒子的表面下产生水。研究人员认为，这种富含水的尘埃会与C-型小行星一起降到早期地球上，作为地球海洋的一部分。

文章图片

格拉斯哥大学地理和地球科学学院的Luke Daly博士是该论文的主要作者。Daly博士说：“太阳风是主要由氢离子和氦离子组成的流，从太阳不断地流向太空。当这些氢离子碰到像小行星或空间尘埃粒子这样的无空气表面时，它们会渗透到表面以下几十纳米的地方，在那里它们可以影响岩石的化学成分。随着时间的推移，氢离子的“空间风化”效应可以从岩石中的材料中喷出足够的氧原子，从而产生水--被困在小行星的矿物中。”