美研究表明地球海洋“土生土长”

2010-12-01 08:47 来源: 科学时报
收藏到BLOG

一项新的研究或许解释了地球如何拥有了它的海洋

  地球上的海洋到底来自何方?天文学家长期以来一直宣称,冰彗星和小行星在大约39亿年前结束的一个狂轰滥炸的时期内,将其所携带的水送到了地球上。然而一项新的研究表明,地球供给了自己所需的水,这些水是从形成这颗行星的岩石中渗漏而来的。这一发现或许有助于解释为什么地球上的生命出现得如此之早,并且它可能意味着其他岩石世界正在被汪洋大海所淹没。

  我们的星球一直得到了水的庇护。结合而形成地球的碎石中含有痕量的水——几十ppm(百万分之一)到几百ppm。然而科学家并不相信这足以形成今天的海洋,因此他们曾关注于地球的水供给的外星起源。美国剑桥市麻省理工学院(MIT)的地质学家Linda Elkins-Tanton并不认为研究人员需要找那么远。

  为了给出充分的理由,她对地球的陨石库——一种相对于我们行星基本成分的有用的类似物——进行了一次化学与物理分析。她随后将数据加入到一个早期类地球行星的计算机模型中。她的模型显示,在冷却并凝结为海洋之前,熔岩中大比例的水将迅速形成一种蒸汽大气。这一过程将持续几千万年的时间,意味着海洋早在44亿年前便开始在地球上搅动。即使在地幔中只有少量的水——比撒哈拉沙漠的沙子还要干,也足以形成几百米深的海洋,Elkins-Tanton在《天体物理学与空间科学》杂志的一篇即将发表的论文中报告了这一研究成果。

  太空生物学家一直惊讶于地球上的生命进化何以如此迅速——在地球形成6亿年后,或者说39亿年前。Elkins-Tanton的发现或许有助于解释其中的原因。普尔曼市华盛顿州立大学的太空生物学家Dirk Schulze-Makuch表示:“如果海洋在形成月球的碰撞(约44.5亿年前)后不久便存在了,将有更多的时间可以用于生命的进化,并且这将能够解释为什么当我们在岩石记录中找到生命的第一个痕迹时,它已经相当复杂了。”

  加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局(NASA)下属喷气推进实验室的行星科学家Pin Chen认为Elkins-Tanton提出了一个引人注目的科学故事,即在一个陆地型行星的历史中,海洋形成得很早。Chen强调,这项研究同时支持了与今天相比,早期火星拥有一个更为潮湿的气候,并因此可能支撑生命的观点。Schulze-Makuch说,同样,可能有许多与地球类似的行星,天文学家才刚刚开始发现。

  尽管如此,华盛顿哥伦比亚特区NASA总部的天体化学家Max Bernstein认为,Elkins-Tanton的模型并没有包括一种可能性,即巨大的小行星和彗星在太阳系形成时的普遍撞击气化了水分。他说:“仅仅因为这里曾有一个早期的海洋,并不意味着它便能够为生命的进化停留足够长的时间。”Elkins-Tanton反驳说,即便是一次巨大的撞击也不会导致像地球一样的行星失去超过一半的海洋。