地球之天外来？

■谢懿

水无疑是一种特殊的物质。因为地球上的生命对它有绝对的依赖性，也正是它让地球成为了生命的乐园。那么，地球上的水来自何方？一些科学家认为水是由彗星的撞击所带来的。

彗星是一个“脏雪球”，由岩石、尘埃、砂砾以及氨、二氧化碳、甲烷等混合而成。此外，还有许多许多的水。当然这些水是以水冰的形式出现的。这些固态的挥发性物质被统称为冰。

当彗星接近太阳的时候，这些冰会直接升华成气体，形成巨大的彗头以及长长的彗尾。当这些气体被释放出来之后，天文学家就能确定出它们的组成。20世纪80年代，乔托探测器发现从哈雷彗星中释放出的80%的物质是水。

除了彗星之外，最近小行星也加入了地球“送水工”的行列。根据2010年4月底公布的结果，天文学家对小行星司理星进行了光谱观测，发现有一个极薄的霜冻层覆盖着整个司理星表面，其中还混有含碳物质。

小行星的平均表面温度在-120℃～-70℃，绝大多数的表面水冰应该会在几年之内就升华殆尽。对此一种解释是这一霜冻层是由从小行星内部缓慢释放出的水汽而维持的，或者类似月球上的水冰是由微陨星的撞击而带来的。但无论是哪种成因，它都暗示了水极有可能是通过小行星和彗星的撞击而被带到地球上的。

然而，半个月之后事情又发生了变化。2010年5月中公布的另一项新研究表明，水和其他主要挥发性物质可能就存在于形成地球的原材料之中，并非来自彗星或者小行星。

相对于整个太阳系，地球缺少诸如氢、碳、氮等挥发性元素，它们似乎也从来没有在温度较高的内太阳系行星上富集过。除此之外，地球还缺乏中等挥发性元素，例如银。

银有两种稳定的同位素，其中之一就是在太阳系早期由钯-107的快速放射性衰变而生成的银-107。

银和钯具有不同的化学性质，银的挥发性较强，而钯则更容易和铁结合。这些差异使得科学家可以根据原始陨石和地幔岩石中银同位素的比值来确定地球上挥发性物质相对于地球铁核形成的历史。实际测量发现，两者的比值完全相同。但陨石富含挥发性物质，而地球岩石却不是。

银的同位素还抛出了另一个谜团，它暗示地核形成的时间在太阳系起源之后500万～1000万年。而根据先前对铪和钨同位素的测量，得出地核形成的时间在太阳系起源之后3000万年～1亿年。前者比后者要早得多。

为了解决这个矛盾，科学家提出，地球会先吸积不挥发性的物质直到它的质量达到其最终质量的大约85%，然后在地球形成阶段的晚期（也就是太阳系起源之后约2600万年）再吸积挥发性物质。这些额外的挥发性物质可能是通过单一的事件而获得的，例如原始地球与一个火星大小的天体剧烈碰撞，而这一碰撞也会向外抛射出大量的物质并最终形成了月球。

这一研究结果也支持了已有30年历史之久的“异构吸积”行星生长模型，它认为地球在其生长的过程中其原材料的成分会发生变化。由此就不再需要彗星或者小行星把水带到地球上，因为它们可能几乎从最开始就已经在那里了。