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2022年8月22日星期一

谢选骏:“太一生水”的想象得到了科学证实


《新研究称地球水源或来自太阳》(2021年11月29日《自然·天文学》Nature Astronomy期刊)报道:


英国格拉斯哥大学领导的国际研究小组发现,地上的水可能来自“天上”——太阳。太阳风由来自太阳的带电粒子(主要是氢离子)组成,在太阳系早期撞击地球的小行星所携带的尘埃颗粒表面产生了水。


澳大利亚科廷大学空间科学技术中心主任菲尔·布兰德表示,与太阳系中的其他岩质行星相比,地球上的水资源非常丰富,海洋覆盖了地球上约70%的表面积。长期以来,科学家一直对水的确切来源感到困惑。


布兰德说:“现有理论认为,水是在C型小行星(含碳的小行星)形成的最后阶段被带到地球上的。然而,之前对这些小行星的同位素‘指纹’测试发现,平均而言,它们与地球上发现的水不匹配,这意味着至少还有另一个未知的来源。”


此次研究表明,太阳风在微小的尘埃颗粒表面产生了水,这种同位素较轻的水很可能为地球提供了水源。


S型小行星是以硅为主要成分的小行星,是继C型小行星之后第二大的星群。通过对S型近地小行星“丝川”的微小碎片进行逐个原子分析,研究人员得出了这一新的“太阳风理论”。碎片样本由日本隼鸟号小行星探测器收集,于2010年带回地球。


位于澳大利亚科廷大学的世界级原子探针断层扫描系统让研究人员能够非常详细地观察“丝川”小行星表面的纳米级尘埃颗粒。他们发现,这些颗粒含有足够的水,如果将其按比例放大,大约等于每立方米岩石含20升水。


格拉斯哥大学卢克·戴利博士表示,这项研究不仅让科学家们对地球水资源的来源有了了解,还有助于未来的太空任务。


“宇航员如何在不携带补给的情况下获得足够的水,是未来太空探索的障碍之一。”戴利说,“研究表明,‘丝川’小行星上产生水的太空风化过程,很可能也发生在其他没有空气的行星上,这意味着宇航员或可直接从行星表面的尘埃中制取新鲜的水源,比如在月球上。”


地球上的水从哪来?这是一个重要的科学问题。在地球演化过程中,水起到了关键作用。科研人员提出过多种假说,比如水是彗星或小行星撞出来的,或者是地球凭自己的本事“生”出来的,形成时就藏在了地壳地幔中。也有人认为,水是太阳风吹出来的。这篇文章提到的研究,就支持了太阳风假说。他们分析了小行星的微小碎片,发现太阳风在微小尘埃颗粒表面产生了水。这不仅能帮助解答地球水起源之谜,还为未来宇航员解决太空水源问题提供了新思路。


《想不到?地球上半数水资源或来自太阳风》(2021-12-13 评论)报道:

 

最新证据显示,原来太阳风内带电的粒子遇到太空尘埃会变成水!了解这个过程对于探究地球上水的来源以及人类未来的太空探索都具有重要意义。


以前很多对陨石的研究都发现它们带有大量水分,所以科学家认为地球上最初的水资源大概是落入地球的陨石带来的。然而这个理论还有一个问题无法解释——陨石内水分的组成和地球上水分的组成略有不同。


外星陨石内的水分内重水的比例比地球上的高。重水就是由氢的同位素氘和氧组成的化合物,质量比普通的氢和氧组成的水大一些,所以称为重水。这说明地球上的水资源应该还有其它的来源。


英国格拉斯哥大学(University of Glasgow)的卢克·戴利(Luke Daly)和同事认为他们可能找到了答案。他们在研究由日本隼鸟(Hayabusa)探测器于2010年采集回来的纟川(Itokawa)小行星上的样品时,意外地发现,原来太空尘埃受到太阳风的辐射,会变成水,而且可以产生的水量不小。


戴利说:“每立方米小行星材料,可以得到20升水。”


太阳风是太阳吹出的带电粒子流,含有大量的氢离子。这份研究发现,这些氢离子遇到小行星上岩石里面的氧原子会结合生成水。


研究人员推测,太阳系在诞生初期所含有的大量尘埃,在太阳风的吹拂下产生了水分,“喷洒”到地球上。而这种水里面所含的氘同位素较少。


戴利说:“这两种水资源结合,就产生了地球上今天的海洋。”研究人员的计算显示,如果把来自尘埃辐射产生的水资源和来自陨石的水资源按照50:50的比例混合,所得到的水资源内氘和氢同位素的比例,正好和地球上水的同位素比例相同。也就说,研究人员认为地球上至少一半的水来自太阳风与尘埃的互动。


除了能够解答以前研究对水资源的疑惑,戴利说,这项发现对人类未来的太空探索也很重要。“任何太空石头的表面尘埃都会被太阳风辐射到,如果人类要在外太空建立长期驻扎的基地,可以考虑利用尘埃制造水资源。”


谢选骏指出:中国的“太一生水”是一个哲学的想象,它可能是从清晨的露珠得到启发的,于是假定水是生命甚至是宇宙的起源,但是却无法论证这一点。现在好了,科学总算提出了一个证明。

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