水自空間來

趙一凡

莽莽荒原，遍地余燼。長空如漆，只有一輪巨日噴吐著致命的光芒。這就是45億年前，在新生的地球上所能看到的蒼涼景象。那是一個極度干旱的地球，被同樣年幼的太陽炙烤得面目全非；既無大氣，也無海洋，與今日生機勃勃的“藍色行星”相去何止霄壤。那么，賦予地球這一美名的水當時在哪里呢？滋潤這個星球的300億億噸甘露從何而來？整個20世紀，地質學家們一直認為水在地球形成之時就已存在。作為地球構成物之一，水一開始就混雜在熾熱的巖漿中，經由間歇泉或火山云，以蒸汽的形式從地底噴發(fā)至大氣中。

隨后，地球逐漸轉涼，滂沱大雨持續(xù)了千萬年，水坑漲成水潭，水潭漲成湖泊，湖泊漲成大海、大洋……這一解釋看上去非常圓滿，而且還有一個有力證據(jù)，那就是今天火山噴發(fā)物中極高的水汽含量。

然而，法國里昂高等師范學院地球科學實驗室地質化學教授弗朗西斯?阿爾巴萊德(Francis Albarède)卻對此提出了異議：“地球上本來沒有水，水是稍晚由彗星和小行星帶來的。”這一論斷值得認真對待。弗朗西斯?阿爾巴萊德的研究于2009年9月發(fā)表在Nature上；一個月后，英國與美國的兩位地質學家格雷格?霍蘭(Greg Holland)和克里斯?貝蘭亭(Chris Ballentine)也在另一份權威刊物《Science》上發(fā)表了相同的結論。

實際上，地質學家們對“經典”解釋的疑問已持續(xù)了二十多年。隨著天文學家對太陽系起源的了解越發(fā)深入，地質學家也日益傾向于認為地球在形成時極為干燥。須知，我們的行星與太陽形成于同一時期。而在星云中的氣體凝聚并因自身重量坍塌形成類日恒星的過程中，必然經過一個名為“T型變星”(T Tauri)的階段。年幼的恒星此時不僅體積龐大，而且十分明亮，其噴發(fā)出的強勁熾熱的氣流會帶走所有氣體與易揮發(fā)物質(如水冰)，剩余的礦物粒子則吸積成為巖石行星。

弗朗西斯?阿爾巴萊德認為，在新生的太陽系中，水分都被刮到了距離太陽3億公里遠的地帶，即恰好在近日巖石行星(水星、金星、地球、火星)與富含水分的氣態(tài)行星(木星、土星、天王星、海王星)的分界區(qū)域。此外，他還為該理論找到了地質學方面的佐證：“地球上硫與鉛等易流失物質極少，這說明地球及其姐妹星球在誕生初期含水量一定少得可憐。”另一有力證據(jù)是：月球礦物樣品中從未發(fā)現(xiàn)過水。既然月球是在太陽系形成3000萬年后年輕的地球與另一個火星規(guī)模的行星相撞所產生的，那就顯示，我們的地球起初一定也和今天的月球一樣干燥。

那該如何解釋今天覆蓋70%地表面積的水的來歷呢？“它們來自火星與木星之間的小行星帶。”弗朗西斯?阿爾巴萊德解釋道，“在地球形成約1億年后，彗星、小行星這類天體對其持續(xù)轟擊了大約5000萬年之久。”時至今日，來自太陽系冰線外小行星帶的隕石還時常光顧地球。弗朗西斯?阿爾巴萊德對這些小型隕石進行成分分析后發(fā)現(xiàn)，其中大部分的確富含水分……

接下來的計算就非常簡單了。“據(jù)估計，地幔中的含水量與地表相當。”弗朗西斯?阿爾巴萊德指出。這即意味著地球質量的0.05%是水。要達到如此儲量，只需1000萬枚“哈雷”規(guī)模的彗星降臨地球即可。當然，地球并不是這份天外甘霖的唯一受益者，太陽系中其他巖石行星也經受了同樣的轟擊，但地球是唯一將這些水分保存下來的星球。在離太陽最近的水星與金星上，水分蒸發(fā)并逃逸到了太空中。火星則因引力場較弱，同樣無法維持水的存在：雖說其地下與兩極有數(shù)十億噸水冰，但散失到空間中的水分更是絕大部分。只有地球所處位置絕佳，水分得以在此完整經歷固、液、氣三態(tài)間的循環(huán)。

弗朗西斯?阿爾巴萊德指出，是巨量水分的到來導致地球上出現(xiàn)了太陽系中獨一無二的板塊運動。來自空間的水分滲入地幔，潤滑了板塊，吹響了大陸漂移以及相關生命進化現(xiàn)象的前奏。一切都可說是天造地設……

（摘自《新發(fā)現(xiàn)》）