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你身体里的水,可能从地球诞生第一天就在这儿了。过去很长时间里,科学家认为早期地球

你身体里的水,可能从地球诞生第一天就在这儿了。

过去很长时间里,科学家认为早期地球太热,留不住水,海洋是后来靠富含冰的彗星和小行星撞上来才慢慢攒出来的。发表在《自然》上的一项新研究把这个前提撬松了:太阳系最早的一批固体,可能在极短时间里突然成形,顺手改变了水的来源剧本。

线索不在海里,在陨石里。

46亿年前,太阳来自一团巨大的气体和尘埃云。云团塌缩后,中间形成太阳,周围留下一个旋转的气体盘。那时还没有地球,也没有火星,甚至没有一块像样的石头。固体材料要等气体盘降温,矿物颗粒才会从气体里凝结出来,像水汽遇冷变成小水珠,只是凝出来的是造行星的原始矿物。

过去半个多世纪,科学家一直把这个过程想得比较平稳。气体盘慢慢冷却,矿物按温度高低一批批出现,先出来的先拿走某些元素,后出来的只能用剩下的。化学反应有足够时间完成,每一步都像熬汤熬到味道均匀,再进入下一步。

掀翻老理论的,是一层铁锈。

有一类非常原始的陨石叫球粒陨石,里面保留着早期太阳系的材料。它们分成3大家族:普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石和碳质球粒陨石。关键差别在铁的氧化程度。顽火辉石球粒陨石里的铁几乎未氧化,像一根崭新的铁钉;碳质球粒陨石锈迹斑斑;普通球粒陨石居中。

过去的解释很直接:3类陨石来自太阳周围不同区域,化学环境本来就不一样。但这个说法一直缺少清楚的机制,太阳系早期到底怎样把同一片气体盘分出3种矿物性格,细节始终含糊。

法国巴黎行星物理研究所的行星科学家沙尔诺(Sébastien Charnoz)带领团队换了一个角度。他们用计算机模拟矿物怎样从气体中凝结出来,改变压力和降温速度,看最后生成什么矿物组合。结果是:只要气体盘足够混乱,局部温度掉得足够快,即使起点是成分均一的气体,也能自然长出3类不同矿物组合。

这就把故事从慢炖改成了急冻。

降温太快时,化学反应追不上温度变化,有些元素本来该进入矿物,却暂时留在气体里。气体继续混合,更多矿物同时出现,大家一起抢元素。慢降温像一桌饭按顺序上菜,先到的人先吃,后到的人只能捡剩。快降温像一群人同时伸筷子,谁能抢到什么,要看那一瞬间桌上有什么、手有多快、位置有多近。

三类陨石不一定来自三个不同的车间,它们可能诞生于同一个化学均一的气盘,只是经历了不同的冷却剧变。

氧在这里尤其关键。

氧决定铁会变成什么状态,也就是矿物有多像生锈。模拟显示,快速降温让氧的可用量剧烈波动,最终生成3组矿物结果,分别接近现实中的3类球粒陨石。模型和真实陨石还对不上每一个细节,但这反而合理:陨石后来还会经历加热、蒸发、液态水流动等过程,后续经历会把最早的矿物性格再修一遍。

真正改变尺度的,是时间。

旧图景里,太阳系最早固体的形成可以持续几百万年。新模型把一部分关键过程压缩到太阳系历史最初的1万到10万年,甚至可能发生在完整气体盘形成之前,也就是孕育太阳的巨大云团还在塌缩时。詹姆斯·韦布空间望远镜近年观测到,一些年轻恒星周围也出现了快速降温和矿物突然形成的迹象。我们的太阳系当年同样狂躁。

如果矿物出现的顺序被快速降温打乱,氧和氢就获得了新的结合机会,可以在高温环境下结合成含水矿物。含水矿物比冰耐热,靠近太阳也不会轻易散失。这样一来,形成地球的原料里,本来就可能带着一批水库。彗星和小行星的送水角色不会因此消失,但地球自带水源这个过去不显眼的可能性,突然有了分量。

这套新理论还没有盖棺定论,但至少有一点已经不同:你体内的水,或许不必非得由彗星或小行星带来,说不定从地球形成时就在这里了。

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图为一颗年轻恒星周围的原行星盘示意图,图源:NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted/STScI

信源:Barbuzano, Javier. "The solar system’s first solids had a fast start." Scientific American, edited by Lee Billings, 22 Apr. 2026