地球上的水来自彗星 那彗星水又从哪里来？

骑UFO看外星人

如果地球上的水真的来自彗星，那彗星的水又是哪里来的呢？从别的星球带来的吗？

别的星球发生了什么事？别的星球会不会也有生命呢？

根据从现有的分析资料来看（1986年美苏对于哈雷彗星的探测，已经对于彗星尾巴的光谱的探测），绝大多数彗星是有水的，不过都是以固体的形式存在，即为水冰。
彗星不同于其他小天体，在于两点，第一点是它们的轨道有着比较大的偏心率，可以接近恒星。第二点是在接近恒星时能有易挥发的物质挥发而形成彗发彗尾。而这类物质基本是由冰，氨，干冰组成。

彗星的起源
彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区，那里约有1000亿颗彗星，叫奥尔特云，由于受到其它恒星引力的影响，一部分 彗星进入太阳系内部，又由于木星的影响，一部分彗星逃出太阳系，另一些被“捕获”成为短周期彗星；也有人认为彗星是在木星或其它 行星附近形成的；还有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；甚至有人认为彗星是太阳系外的来客。

生命之源。另一个问题是，是否存在任何证据证明其他年轻恒星系统也发生类似彗星风暴？或者说，拥有适于生命存在的环境？答案是：目前尚未发现任何证据。利瑟说：“我们研究了大约1000个恒星系统，满足这个条件的就只有乌鸦座厄塔星。”但他同时也强调这并未意味着其他区域没有这种证据。如果得到美国国会批准，詹姆斯·韦伯太空望远镜最早将于2018年发射升空。这架望远镜灵敏度更高，能够提供科学家更急于了解的线索。也就是说，在得出新的观测发现前就断定地球上的生命源于“太空相撞事故”还太早了。

        去年差不多也是这个时候， ISON正凝聚着地球上所有观星者的目光。而距它的身姿消失于天际中仅仅不到一年，罗塞塔任务的“第一次彗星接触”又为人们注入了一份新的期待。我们总是和这些从太阳系边界远道而来的大雪球有着说不完的故事。它们之于你，或许只是夜幕中一道亮丽的身姿，或许则蕴含着众多你想知道的科学谜题的答案。千百年来，人们似乎都抱持着这样的信念：这些拖着长尾巴划过天际的身影，跟我们之间似乎有着说不清的羁绊。

2013年10月8日，美国莱蒙山天文中心拍摄到的ISON彗星。图片：Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona

就譬如昔日的科学向人们传达出这样一个故事——彗星是地球上水的来源。遥在38亿年前的亘古时代，原始地球尚是一团炽热致密的火球，那是生命根本无法存在的炼狱，然而，却有无数的彗星划过重重天际，不远万里造访地球。这些宇宙的冰晶在地心引力的引导下融入大地，向地球注入充足的水分，从而为生命之章的开演，写下必要的序言。

故事很精彩，但科学家们发现的更多线索却表明事情远没这么简单。彗星到底是不是大地之水的来源？还是这终归是场美丽的误会？地球上的水究竟有多少种可能的来源？这事儿，似乎需要好好商榷商榷。

昔日的神话

先来回顾一下原先的模型吧——为什么人们会相信彗星是地球水分的来源呢？这还得从太阳系早期历史说起。在太阳系诞生之前，我们这片宙域弥漫着某颗超新星爆发后残留的的分子云遗骸，里面包含着大量的气体、水（冰尘）以及固体颗粒。在悠久的时光中，星云中的某处发生了引力坍缩，当坍缩的幅度足以启动氢的聚变时，便点燃了年轻的太阳。围绕着这个引力源，原行星盘（Protoplanetary Disk）开始旋转形成。常识告诉我们：越靠近太阳的地方温度越高。在当时的原行星盘中，距太阳一个天文单位（Astronomical Unit，AU，即太阳-地球平均间距，约149,597,871 km）之内的水分都是无法稳定存在的。新生的太阳，将离它最近的内带冰尘蒸发为了稀薄的水蒸汽，进而用猛烈的太阳风将它们和其他气体组分一道吹向外侧空间，直到温度降至凝固点的地方才慢慢固结为冰块就位下来，构成弥散于太阳系外带的尘埃云。只剩下那些熔点又高、比重又大的物质——比如硅酸盐、铁镍等滞留在靠近太阳的内带。这些融不掉又吹不走的“钉子户”在内带频繁地碰撞、粘结，最终如滚雪球般裹成一个个巨大的石头疙瘩，形成了今天的水星、金星、火星，当然，还有我们的家——原始地球。

原行星盘的艺术想象图。图片：NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

由是可见，我们地球所在的太阳系内带，打一开始就是岩石行星们的乐园，完全不是水这种沸点极低比重极轻的“小同学们”该呆的地方。按照太阳定下的“规矩”，水分理应大量分布在外带，天生与内带的岩石行星没有缘分。火星，金星，水星，哪个不是干秃秃的死寂的世界？但怎奈理想很骨感，现实却很丰满——我们的确实实在在地生活在一个例外的星球上，这个星球上有着太过例外的水分。

经过长期的研究，科学家们找到一个线索：似乎宇宙的某个时刻出现了某种契机，将这些早已飞得远远的水分又重新引渡回了内带。解开谜题的关键其实并不远，就在我们自己的卫星——月球上。自打成功登月以来，人类通过阿波罗任务采回了大量月岩样本，其中包含着形成于撞击事件中的岩石。虽然人们不远万里取回这些月宫的宝贝并不是为了放在博物馆里庆功的，但一开始确实也没想那么多。他们只是想测测这些岩石的年龄，看看每一个撞击坑都是啥时候形成的。自量子世纪以降，人类便掌握了一种很神奇的“黑科技”——只要能够在岩石中发现封闭性良好的同位素体系，便可以引用半衰期原理，用质谱仪测出这石头形成的年龄。于是，当人们把算出的撞击事件年龄投入时间坐标时，发现并非均匀地分布在每段时间轴上，而是异常集中于38亿年这个界限左右。更直白地说便是：现在月亮上那些密密麻麻的陨石坑，绝大多数都是在38亿年左右形成的，形成于其他时间的则非常少。

月球表面密布的陨石坑，多是38亿年前附近形成的。图片：wikicommons/Gregory H. Revera

这无非表明咱们的月亮在38亿年左右遭受过异常密集的高频度陨石撞击罢了，可这跟地球上的水又有什么关系呢？请想一想这样两个很微妙的问题吧：一、这些撞过来的“弹幕”来自何方，或者说只能来自何方？二、由于月-地间距在整个太阳系尺度下根本不算个事儿，在一次事件中，如果有成千上万的陨石撞上一颗行星的小小卫星，它的母星能逃过吗？

在地球与行星科学所提供的实际数据基础上，天体物理学家们完善了这个理论：38亿年前的太阳系早期，刚诞生的巨行星们（类木行星）位置并不固定，它们还在晃晃悠悠地找地方就位。而在动量守恒这么一条铁律下，行星的频繁变轨，必然伴随着巨大的动量交换。巨行星稍微释放出一点动量，就足以彻底改变彗星、小行星这类经不起折腾的渺小尘埃们的轨道，将其“弹飞”。于是，无数的小天体就被荡进内带了。这些重新飞进太阳系内带的陨石和彗星无疑就是一颗颗的炸弹，朝内带所有的岩石行星（类地行星）进行无差别的轰炸。至今，在那些地质作用近乎停滞的星球譬如水星和月球上，还清晰地保留着38亿年前的这次“轰炸任务”的新鲜弹坑。这就是地球历史的第二幕大事件——后期重轰炸（Late Heavy Bombardment，LHB）了。

后期重轰炸可能让地球捕获了不少物质。图片：NASA/JPL-Caltech

聪明人自然从这次确凿地刻在月面的轰炸记录中看出了些许端倪——撞入地球的天体中有无数的冰块（彗星），不恰恰能够解释地球上巨大水储量的来源吗？这些水分一旦落入地球的引力圈内，便不容易被太阳风给赶走了。正好，38亿年也是地球的熔融表层开始凝固为固态岩石的时代，于是，一个如同神话般的壮阔光景，便在科学的框架中清晰了起来：当时，全球熔融的炽热地表，将无数彗星带入地球的水分蒸发，富集在原始的大气中。而随着地表的冷却，水分开始从大气中凝固，全球尺度的无尽豪雨，从混沌的原始大气中倾泻而下，冲刷着地球新生的地表。天地终辟，洪荒始开，此世的第一次大洪水，创造出原始的大地与原始的海洋，未经多时，人们便在随后的岩石记录中找到了原核生物的遗迹。冥古宙落幕、太古宙开场，生命沐浴着年轻太阳那稀薄的光辉，在大洪水之后的伊甸园中，发出了它在这颗行星上的第一声啼鸣。

旧叙事的瓦解

科学塑造出的故事固然一如神话般壮阔，但科学却终究不是神话。只要有证据，再荒诞的故事也可以成全，再完备的故事可以瓦解。当新的证据如楔子般楔入那完美的叙事大厦时，倾颓，便只是一瞬间的事儿了。

成也萧何败萧何，挑战依然来自同位素。但这次却不是U-Pb、K-Ar、Re-Os、Rb-Sr这些用以给岩石测年的放射性同位素，而是身轻体稳的三兄弟：氢的三个稳定同位素，氕、氘、氚。

众所周知，同位素是指质子数相同而中子数不同的核素，质子的数目便是元素的身份证，它规定元素应该位于周期表的哪个位子里。而在质子数不变的基础上，原子核内的中子数却可以不同，它们共同占着周期表中的同一个位子，所以叫“同位素”。在氢的三种同位素中，普通氢（H，氕）是最简单的，就是一个质子加一个围着转的电子。它的两兄弟则相对复杂一点——分别多出一个（D，氘）或者两个中子（T，氚）。同位素是“很惨”的，假比你是氘，比别的氢多了1个中子，那么这就是你一生的档案，是“阶级烙印”。由于化学反应不改变原子核内的结构，因此只要不涉及“拆原子核”的核反应，无论你走到哪儿——无论身为游离氢，还是进入水分子、进入角闪石晶格、进入生物大分子的碳链……你都丢不掉它。

氢的三种同位素：氕、氘和氚。图片：wikicommons/Bruce Blaus

可为什么氢同位素能指示地球水很可能并非来自彗星呢？

这是因为，科学家们分别统计了地球水、以及三个著名的大彗星——哈雷（Halley）、百武（Hyakutake）和海尔波普（Hale-Bopp）的D/H比，结果发现彗星水的D/H比居然比地球水高出了两倍多！由于同位素的化学性质一样，在化学反应中不具有任何特殊性，带来的结果便是：只要来自同一个初始来源，哪怕随后分别进入不同系统中参与化学反应，其同位素的平均配分比大体也是不变的。众所周知，水在地球上的循环以及与地球其他物质之间的作用显然不涉及核反应，如果地球上的水全是彗星带来的，那按说D/H比值应该一样才对。所以，科学家们相信，两者显著的差异只能有一种解释，那就是：彗星，其实并不是给地球“开门送水”的那个勤劳的快递员。

然后呢？

然后没有然后了么？不，然后就太多然后了。彗星似乎被赶走了，但问题却回来了。于是新一波证据推了过来。截止当下，人们对于地球水来源问题所持的观点大体分为两大类：自生说（Endogenous）和外源说（Exogenous）。

自生说所持一个关键性证据是，在太阳系形成之前，星云遗骸中已然赋存着大量的水分子，这些水分子可能在原始地球形成中富集下来。但是模拟表明，类地行星在形成过程中很难直接把原行星盘里的气态物质吸积为原始大气。更关键的问题在于：自生说同样要面对D/H比不一致的问题。科学家们通过木星和土星中的CH4推测出原始太阳系的D/H比，发现它们相较于地球水的比值又低太多了。所以，自生说其实出现了跟彗星同样的问题，尽管其间也提出过诸如同位素分馏之类的补丁方案。但与其一堆问题上修修补补，多少不如自洽性相对更完善的外源说来得更为实在，这也是为何本文要大篇幅介绍LHB理论的原因了。

持外源论的科学家们大体还是有一个共识的，就是后期重轰炸这个前提最好不要动。“错”的只是彗星，从来都不是至今已经获得了大量行星地质证据和天体物理模拟的LHB理论。彗星虽然靠不住了，但 “炸弹”里还有更多的岩石质小行星呢。它们落入地球，便是陨石。研究发现，碳质球粒陨石（Carbonaceous chondrites）是一种富含水分的物质，水的重量百分比甚至可达17%。更关键的是，这种陨石的D/H比与地球水非常一致，因此很快便成为当下关于地球水来源的优势理论。

已知最大的碳质球粒陨石——阿联德陨石（Allende meteorite）的切片。图片：wikicommons/Matteo Chinellato

除了在地表寻找碳质球粒陨石之外，人们也打起了在小行星带里运行得好好的那些小天体的主意。这不，最近科学家们只要在小行星带上发现一点水分，就总觉得它们很可能隐藏着解开水之源的奥秘。在名字全是数字的无数不起眼小行星上找到一点同位素比值相近的水多少不是难事儿，可根据上个月底的最新报道，连灶神星（Vesta）这样的天体上似乎也出现了人们感兴趣的东西。

故事还在继续，甚至彗星说也大有死灰复燃之势——有人终究发出了这样的声音：毕竟我们至今测的仅仅是三个彗星的D/H比，它们能代表整个奥尔特云的全部冰块儿吗？用区区3个彗星便将所有的彗星来源彻底打入冷宫，或许真的显得太武断了些。

所以，罗塞塔任务的存在便瞬间显得重要了起来。连欧空局为罗塞塔所做的视频“硬广”里，“水”也是那个挥之不去的主题词。

罗塞塔与菲莱的艺术想象图。图片：ESA–C. Carreau/ATG medialab

从某种意义上说，这“一大步”虽然已经迈出，但似乎还有待于彻底踩扎实。罗塞塔和菲莱，以及所有准备打彗星主意打小行星主意或者打别的宇宙物件主意的人们，我们能否最终跨出这通向起源的一大步？将来，还真得看你们的了。

嘛，只要别字面意义地在着陆时弹飞一大步就行……

总结：随着对太阳系早起演化史研究的完善，人们曾经根据后期重轰炸理论认为彗星是地球水分的来源，但由于彗星和地球水的氢同位素比值不一致，因此遭到重大质疑。截止目前，关于地球水起源的假说主要分为自生说和外源说。最主流的认识依然是在后期重轰炸的理论框架内展开，碳质球粒陨石被认为是目前证据链最充分的可能来源。此外，也有部分人认为现今所测得的彗星同位素数据量并不足以囊括所有奥尔特云内的冰质天体，因此并不能彻底排除彗星是地球水分来源的可能性。

行星彗星上的水的来源：

　　地球上的水是地球亿万年演化自然产生的。任何地表及大气温度低于１３００摄氏度的星球都会自然而然地产生水这种东西——因为任何低温星球上都有氢和氧这两种物质，必然的条件形成必然的结果。

　　太阳系原始物质是含有大量硅酸盐球粒物质的。在这些原始物质聚集碰撞、挤压发热、熔融分异的过程中，就会因为高温而分离出大量的水以及各种气体。所以，每个行星都是具有自行产出大量水份的物质基础的。



楼主的藏品——太阳系最原始的物质——碳质球粒硅酸盐球粒陨石。


　　各大星球产生的水，绝大多数逃逸到太空深处。太空深处绝大多数地区极其寒冷，这些水分即以冰微晶的形态漂浮于宇宙太空之中。彗星的冰晶来源既是这些冰微晶。
　　存在于太阳系行星上的水占比很少，存在于太空中的冰微晶可能大于太阳系行星的总质量。因为太阳系所有星球形成初期熔融使星云原始物质中的硅酸盐部分脱水——那个量大到无法估量。
　　宇宙的暗物质也包括这些星球中逃逸到太空的物质形成的太空微晶漂浮物——太空尘埃。

　　为什么有的低温星球表面有液态水而有的星球表面没有液态水呢？这取决于星球是否有条件使水能够循环回落到星球表面，液态水必须缓慢集聚积累才能形成江河湖泊及海洋。
　　火星、月球质量太小，没有能力形成足够气压的大气层。不是火星、月球不产生水这种物质，而是产生了，地表水这种物质在低大气压环境下挥发逃逸到太空了。火星、月球上的液态水比地球上的汽油更具挥发能力。
　　但是，火星、月球地下的断裂带缝隙里依然有大量液态水——就如同地球地下裂缝中的石油。因为，这些星球的地下裂缝内的气压足够高，完全有能力使水份凝结为水珠亿万年积累成为地下水库。



火星冲积平原



楼主藏品：火星橄榄石沉积岩陨石
　　这是一块火星沉积岩陨石，这是一块不含石英（哪怕一小颗沙粒）的火星沉积岩陨石。不要怀疑它的身份——懂得地质的人都知道，地球上没有不含石英的沉积岩（包括沙粒）。




　　火星石子不含石英质地的，而是橄榄石质地。
　　有卵石状石子的星球就曾经有地表水，有地表水就会产生晶质及隐晶质石英。为什么火星石子中却不含晶质及隐晶质石英呢？
　　猜测：火星曾受彗星碰撞，大量冰晶融化曾经在火星表面形成地表水，使一些岩石被冲刷产生卵石状石子。由于火星质量小重力小气压极低，地表水沸点也很低，火星上的水比地球上的汽油更容易挥发。火星没有足够的引力使气体物质不快速逃逸，所以火星不能形成高密度大气层，不能使水蒸气形成雨水落回火星地面。于是彗星带来的水虽然曾一度淹没火星的部分低洼地并冲击出一些卵石状石子，但这些地表水很快就气化为蒸汽散逸于宇宙太空，于是火星又成为没有地表水的星球。

　　彗星与水的关系：
　　先说彗星上的水从哪里来。
　　太空不是真正的真空，太空中存在密度极低但总量极大的宇宙尘埃——比如冰微晶这类。
　　彗星运行在黑暗太空就会产生微弱引力使这些冰微晶汇聚缓慢结成大冰块。冰块的结晶力可以抑制挥发。
　　彗星靠近太阳的时候——那长长的尾巴就是挥发的水汽。
　　水挥发是一个缓慢的过程，因为冰晶吸收太阳光并不像深色物质那么强。而且水气挥发了，彗核还在，彗核又要再次进入离太阳很远的黑暗超低温太空，冰晶再次被彗核吸引集结——如此反复。
　　彗星总质量太小，扫过太空的面却很大，在太空尘埃阻尼下，彗星的公转速度衰减很快，所以，彗星每绕太阳一周的轨道都是动能衰减后而形成的新轨道——直到最后一圈再也逃不脱太阳或者行星的引力而被俘获——撞向这些星球。
　　所有的行星都要受到宇宙暗物质（包括宇宙尘埃）的阻尼而使公转动能缓慢衰减——只不过质量大的行星衰减得太慢几乎可以忽略。而彗星质量太小，动能衰减就显得太明显而形成怪异的轨道。
　　彗星其实就是小行星的一种。当小行星速度太快时，宇宙尘埃物质虽然受到小行星引力感应却没能力跟随，这时候小行星不会成为彗星。当小行星速度不是太大的时候，宇宙尘埃受到引力感应又有能力跟随了，这个小行星就会成为彗星。彗星的彗核本身就是小行星。
　　也就是说，彗星就是速度较低能让亿亿万计的小伙伴在彗核引力下跟得上脚步的小行星。打个比方：你把一块磁铁从铁粉附近划过——如果你的速度极快，你的磁铁上有可能少有铁粉；如果速度不够快，那么你的磁铁上将有很多铁粉。



彗星——尾部的雾状物就是挥发的水汽



彗核的真实图片

女王大人

已阅

孤独的Z时代

嗯  已阅

火星人油条

好吧，阅完。

艾琳

值得深思