地球上的水竟然比太阳还要古老?难道太阳系形成之前已存在水?
我们都知道,太阳是太阳系的中心,它比地球要古老得多。
但你可能不知道,地球上的水却比太阳还要古老,或者换句话说,形成的还早。
这是怎么回事呢?
要回答这个问题,我们要先了解一下水是如何形成的。
水是由氢和氧两种元素组成的分子,它们可以在不同的环境中结合。在太空中,有些寒冷的地方,比如星际云或者彗星,有大量的冰存在。这些冰里面就含有水分子,而且有些水分子还含有一种特殊的氢原子,叫做氘。氘是氢的一种同位素,它的原子核多了一个中子。含有氘的水叫做重水,它比普通水稍微重一点。
当太阳系形成的时候,大约在46亿年前,一团巨大的星际云开始塌缩,并形成了一个旋转的气体和尘埃盘。在这个盘中心,太阳被点燃了,并开始发出强烈的辐射。这些辐射会加热和蒸发周围的冰体,并把一些水分子分解成氢和氧。如果这样的话,那么早期的太阳系就会失去很多原始的水,而且重水的比例也会降低。
但是科学家发现,太阳系中今天观测到的重水比例并不符合这个预测。实际上,重水比例要高于太阳形成后产生的水所能达到的水平。这意味着,在太阳形成后,还有一些之前存在的水没有被摧毁,而是被保留下来了。科学家估计,地球海洋中大约30%到50%的水就是这样继承自恒星形成前的星际冰体。
那么这些古老的水是从哪里来的呢?
科学家认为,它们可能是在更早期的宇宙历史中形成的。在宇宙大爆炸之后,最初只有最轻的元素存在,比如氢、氦和锂。随着时间的推移,一些恒星诞生并死亡,释放出更重的元素,比如碳、氮和氧。这些元素在星际空间扩散,并与其他元素结合,形成各种分子,包括水。由于宇宙射线的作用,一些水分子中的普通氢被转化为氘,从而增加了重水的比例。
但是这些恒星并不都是平静地死去的。有些大质量恒星,在生命末期会发生超新星爆发 。超新星爆发是指一颗恒星因为内部核反应而发生剧烈爆炸。这种爆炸会释放出巨大的能量和物质,形成一层层的气壳,称为超新星遗迹。超新星爆发也是宇宙中产生重元素的主要途径,比如铁、金、银等。
太阳之前的恒星超新星爆发,指的是在太阳形成之前,太阳附近的一些大质量恒星发生了超新星爆发。这些恒星可能是宇宙中第一代恒星,也就是只由氢和氦组成的恒星。它们的质量非常大,可能达到太阳质量的几十倍或数百倍。它们的寿命也很短,只有几百万年或几千万年。当它们耗尽了内部的核燃料后,就会以超新星的形式结束自己的生命。
这些超新星爆发对太阳系的形成有着重要的影响。
首先,它们会在周围创造出一个巨大的空洞,称为本地气泡。这个空洞的直径约为1000光年,其中只有稀薄的气体和尘埃。太阳就是在这个空洞中心诞生的。其次,它们会把自己产生的重元素喷射到周围的空间,为后来形成的行星提供了原料。比如地球上的铁、金、银等金属元素,就可能来自于这些超新星爆发。最后,它们也会影响周围恒星的运动和分布,导致一些恒星凝聚在空洞边缘形成一波恒星浪潮。
那么这些古老的水是怎么到达地球的呢?
科学家认为,有两种可能的途径。
一种是通过彗星和小行星 。这些天体可能含有大量的冰,在太阳系形成早期,它们不断地撞击地球等行星,给它们带来了水分子。
另一种是通过原行星盘 。原行星盘是指围绕年轻恒星旋转的气体和尘埃盘,它是行星形成的场所。原行星盘中也存在水分子,但大部分都在靠近恒星处被蒸发掉了。
然而,在距离恒星较远处,水分子仍然可以以冰或液态存在,并且可以被吸附在尘埃颗粒上。这些尘埃颗粒随着时间会凝聚成更大的物体,并最终形成行星。因此,地球等行星可能在形成过程中就包含了一定量的水分子。
因此,我们可以说,地球上的水是由恒星制造出来的,并且可能比太阳还要古老。
这也意味着,在其他恒星系统中,也可能存在类似地球这样拥有古老水源的行星!
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