人類家園的水可能源自富含氫氣的大氣層與行星胚胎岩漿海洋之間的相互作用，這一來自美國卡內基科學學院和加州大學洛杉磯分校的最新研究，發表在《自然》雜志上，或可解釋地球標志性特征的起源。

幾十年來，研究人員對行星形成的了解主要基於太陽系。盡管對於像木星和土星這樣的氣態巨行星的形成存在一些激烈的爭論，但人們普遍認為，地球和其他岩石行星是從年輕時圍繞太陽的塵埃和氣體盤中吸積而成的。

正是隨著這些物體相互碰撞，最終形成地球的小行星也變得越來越大和越來越熱，因碰撞和放射性元素的熱量融化還形成了巨大的岩漿海洋。隨著時間的推移，地球冷卻，最致密的物質向內下沉，將地球分成三個不同的層——金屬地核、岩石、硅酸鹽地幔和地殼。

研究人員解釋說，系外行星的發現，讓他們更加了解剛剛形成的行星在其最初幾百萬年的生長過程，其中被富含分子氫的大氣所包圍的情況非常普遍。盡管這些氫包層終會消散，但它們會在年輕行星上留下“指紋”。

利用這些信息，研究人員開發了地球形成和演化的新模型，以復制地球獨特的化學特征。模型証明，在地球存在的早期，岩漿海洋與原始大氣之間的相互作用可能產生了地球標志性特征，例如豐富的水及其整體氧化狀態。

研究人員使用數學模型觀察了25種不同的化合物和18種不同類型的反應，探索分子氫大氣和岩漿海洋之間的物質交換。在這個“嬰兒地球”中，岩漿海洋與大氣之間的相互作用導致大量氫移動到金屬地核、地幔氧化和大量水的產生。

研究人員指出，即使正在生長的行星的所有岩石物質都完全干燥，分子氫大氣和岩漿海洋之間的這些相互作用，也會產生大量的水。

地球的水從哪來？這一話題在學術界存在很大分歧，但無論“內源說”還是“外源說”，都缺乏確切証據。過去十年，系外行星研究的爆炸式增長，為我們模擬地球的“嬰兒”狀態提供了一種新方法。此次模型的可貴之處，就在於其復雜到足以提供關於地球形成歷史的海量有價值數據，但又簡單到可以清晰完整的對此加以解釋。

科技日報記者 張夢然

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