科技日报记者 张梦然

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人类家园的水可能源自富含氢气的大气层与行星胚胎岩浆海洋之间的相互作用，这一来自美国卡内基科学学院和加州大学洛杉矶分校的最新研究，发表在《自然》杂志上，或可解释地球标志性特征的起源。

插图显示了地球的一些标志性特征，例如丰富的水和整体氧化状态，可能归因于构成地球形成年代的行星胚胎上的分子氢大气和岩浆海洋之间的相互作用。图片来源：加州大学洛杉矶分校/卡内基科学学院

几十年来，研究人员对行星形成的了解主要基于太阳系。尽管对于像木星和土星这样的气态巨行星的形成存在一些激烈的争论，但人们普遍认为，地球和其他岩石行星是从年轻时围绕太阳的尘埃和气体盘中吸积而成的。

正是随着这些物体相互碰撞，最终形成地球的小行星也变得越来越大和越来越热，因碰撞和放射性元素的热量融化还形成了巨大的岩浆海洋。随着时间的推移，地球冷却，最致密的物质向内下沉，将地球分成三个不同的层——金属地核、岩石、硅酸盐地幔和地壳。

研究人员解释说，系外行星的发现，让他们更加了解刚刚形成的行星在其最初几百万年的生长过程，其中被富含分子氢的大气所包围的情况非常普遍。尽管这些氢包层终会消散，但它们会在年轻行星上留下“指纹”。

利用这些信息，研究人员开发了地球形成和演化的新模型，以复制地球独特的化学特征。模型证明，在地球存在的早期，岩浆海洋与原始大气之间的相互作用可能产生了地球标志性特征，例如丰富的水及其整体氧化状态。

研究人员使用数学模型观察了25种不同的化合物和18种不同类型的反应，探索分子氢大气和岩浆海洋之间的物质交换。在这个“婴儿地球”中，岩浆海洋与大气之间的相互作用导致大量氢移动到金属地核、地幔氧化和大量水的产生。

研究人员指出，即使正在生长的行星的所有岩石物质都完全干燥，分子氢大气和岩浆海洋之间的这些相互作用，也会产生大量的水。

总编辑圈点：

地球的水从哪来？这一话题在学术界存在很大分歧，但无论“内源说”还是“外源说”，都缺乏确切证据。过去十年，系外行星研究的爆炸式增长，为我们模拟地球的“婴儿”状态提供了一种新方法。此次模型的可贵之处，就在于其复杂到足以提供关于地球形成历史的海量有价值数据，但又简单到可以清晰完整的对此加以解释。