对古代太空尘埃的分析可以解开地球上水的起源之谜。 在最近发表在期刊上的一篇论文中 自然天文学，来自英国、澳大利亚和美国的一组研究人员描述了对一颗古老小行星的新分析表明，在地球形成时，外星尘埃颗粒如何将水带到地球。
谷物中的水是由太空风化产生的，这是一个过程，来自太阳的带电粒子（称为太阳风）改变了谷物的化学成分以产生水分子。
这一发现可以回答这个长期存在的问题，即异常富含水的地球从哪里获得了覆盖其表面 70% 的海洋——远远超过我们太阳系中任何其他岩石行星。 它还可以帮助未来的太空任务在没有空气的世界中寻找水源。
行星科学家几十年来一直对地球海洋的来源感到困惑。 一种理论认为，一种被称为 C 型小行星的载水太空岩石可能在 4.6 亿年前形成的最后阶段为地球带来了水。
为了验证这一理论，科学家们之前分析了大块 C 型小行星的同位素“指纹”，这些小行星以富含水的碳质球粒陨石坠落到地球上。 如果陨石水中氢和氘的比例与陆地水的比例相匹配，科学家们可以得出结论，C 型陨石可能是其来源。
结果并没有那么明确。 虽然一些富含水的陨石的氘/氢指纹确实与地球的水相匹配，但许多不匹配。 平均而言，这些陨石的液体指纹与地球地幔和海洋中发现的水不一致。 相反，地球有一个不同的、稍轻的同位素指纹。
换句话说，虽然地球上的一些水肯定来自 C 型陨石，但正在形成的地球肯定已经从至少一种源自太阳系其他地方的同位素光源接收到水。
特 格拉斯哥大学-领导的团队使用了一种尖端的分析过程，称为 原子 探测断层扫描检查来自一种不同类型的太空岩石的样本，称为 S 型小行星，它的轨道比 C 型小行星更靠近太阳。 他们分析的样本来自一颗名为 Itokawa 的小行星，由日本隼鸟号太空探测器收集并于 2010 年返回地球。
原子探针断层扫描使该团队能够一次测量一个原子的颗粒的原子结构并检测单个水分子。 他们的研究结果表明，由于空间风化，在 Itokawa 尘埃大小的颗粒表面下方产生了大量的水。
早期的太阳系是一个尘土飞扬的地方，在太空尘埃粒子的表面下提供了大量的机会水。 研究人员认为，这种富含水的尘埃会与 C 型小行星一起落到早期地球上，作为地球海洋输送的一部分。
格拉斯哥大学地理与地球科学学院的 Luke Daly 博士是该论文的主要作者。 戴利博士说：“太阳风主要是氢和氦离子流，它们不断地从太阳流向太空。 当这些氢离子撞击像小行星或太空尘埃粒子这样的无空气表面时，它们会穿透表面以下几十纳米，在那里它们会影响岩石的化学成分。 随着时间的推移，氢离子的“空间风化”效应可以从岩石中的物质中喷射出足够的氧原子，从而产生 H2O——水——被困在小行星上的矿物质中。
“至关重要的是，这种由早期太阳系产生的太阳风衍生的水是同位素轻的。 这有力地表明，数十亿年前受到太阳风冲击并被吸入正在形成的地球的细粒尘埃可能是地球水库缺失的来源。”
科廷大学地球与行星科学学院约翰·科廷杰出教授、该论文的合著者菲尔·布兰德教授说：“原子探针断层扫描让我们能够对表面前 50 纳米左右的内部进行非常详细的观察。糸川上的尘埃颗粒，它以 18 个月的周期围绕太阳运行。 它让我们看到，这片饱经太空风化的边缘含有足够的水，如果我们将其放大，每立方米岩石的水量约为 20 升。”
普渡大学地球、大气和行星科学系的合著者米歇尔·汤普森教授补充说：“如果没有这项非凡的技术，这种测量根本不可能实现。 它让我们对漂浮在太空中的微小尘埃颗粒如何帮助我们平衡关于地球水同位素组成的书籍有了非凡的洞察力，并为我们提供了新的线索来帮助解开其起源之谜。”
研究人员非常小心地确保他们的测试结果是准确的，并与其他来源进行了额外的实验来验证他们的结果。
戴利博士补充说：“科廷大学的原子探针断层扫描系统是世界一流的，但它从未真正用于我们在这里进行的那种氢分析。 我们想确保我们看到的结果是准确的。 我在 2018 年的月球和行星科学会议上介绍了我们的初步结果，并询问是否有任何与会的同事会帮助我们用他们自己的样本来验证我们的发现。 令我们高兴的是， 地球水的起源之谜：太阳是一个令人惊讶的可能来源。
参考：“太阳风对地球海洋的贡献”，作者：Luke Daly、Martin R. Lee、Lydia J. Hallis、Hope A. Ishii、John P. Bradley、Phillip。 A. Bland、David W. Saxey、Denis Fougerouse、William DA Rickard、Lucy V. Forman、Nicholas E. Timms、Fred Jourdan、Steven M. Reddy、Tobias Salge、Zakaria Quadir、Evangelos Christou、Morgan A. Cox、Jeffrey A . Aguiar、Khalid Hattar、Anthony Monterrosa、Lindsay P. Keller、Roy Christoffersen、Catherine A. Dukes、Mark J. Loeffler 和 Michelle S. Thompson，29 年 2021 月 XNUMX 日， 自然天文学.
DOI：10.1038/s41550-021-01487-w
来自格拉斯哥大学、科廷大学、悉尼大学、 该研究得到了 UKRI 下属的科学技术资助委员会的资助； 苏格兰地球科学联盟； 环境与社会（SAGES）； 阿拉伯联合酋长国 (UAE) 种子补助金； 美国国家航空航天局（NASA）； 科工基金（科工基金）； 澳大利亚研究委员会发现早期职业研究员奖 (ARC DECRA) DE190101307； 澳大利亚研究委员会 LIEF 计划（ARC LE130100053）； 能源部 | LDRD | 爱达荷国家实验室(Idaho National Lab) DOE | 国家核安全局 (NNSA)
