科学深度分析：类地行星上水资源的来源和形成

系外行星上水资源对于是否孕育生命至关重要，它的起源和形成是一个非常复杂的过程

　　据美国探索频道网站报道，回顾2011年，有一系列的重大天文新闻报道称，天文学家在环绕恒星的宜居区域发现系外行星，这里所指的“宜居区域”是指星体温度可使水保持液态形式，并适宜我们所知自然生命存活。前不久，美国宇航局首次宣布发现两颗类地行星环绕一颗类似太阳的恒星，此外，就在几个星期前科学家通过开普勒探测器观测发现一颗地球两倍体积的行星位于其主恒星的宜居区域。

　　SETI科学家现在鼓足干劲使用艾伦阵列射电望远镜来检测那些系外行星的智慧生命迹象，但是使用类地行星这一术语来勘测系外可能孕育生命的星球具有一定的弹性，在最坏的情况下会起到误导作用。

　　液态水存在有利于生命存活是正确的，但是以液态水存在来推断该星球是“类地行星”是非常具有假定性的。甚至一些新闻媒体艺术插图都将这样的星球描绘成田园牧歌式充满水的世界。

　　目前我们的底线是并不知道地球上的水资源是如何形成的，因此怎么可能猜测数千光年之遥星球上如何形成水资源呢？美国夏威夷大学天体物理学家凯伦-密彻在近期召开的太空望远镜科学学会研讨会上称，如果我们以外来机制形成地球水资源的理论来分析，那么可能在目前发现的这些系外行星上并不具备孕育生命的条件。

　　地球上的海洋仅占地球质量的0.25%，另外还有0.1%的海洋存在于地幔之中，如果我们更深入地进行勘测，将发现地球在形成之初时锁定在地幔层中大约50个海洋，这听起来有点儿像科幻小说之父儒勒-凡尔纳1864年著作《地心游记》中所描述的地下存在着一个巨大的海洋世界。

　　地球上最早形成水资源存在着几个复杂的矛盾性理论，我们知道太阳系内遍布着水资源，尤其在太阳系外侧的行星和卫星之间。它们位于“霜冻线”(大约是小行星带的距离)，在这里水资源可以固体形式存在，相比之下，那么遭受太阳烘烤的行星——水星和金星非常干燥，火星的干燥度则适中一些。

　　从地质历史记录中我们无法知道46亿年前地球形成之后的最初数亿年里地球上的海洋是如何形成的，斯皮策望远镜和赫歇尔望远镜观测到年轻恒星TW Hydrae，分析结果显示它的原行星盘具备存在6000个海洋的水资源，同时这颗恒星还存在着一个数亿英里长的“雪线”，这与太阳系十分相似。

　　太阳的原恒星星云中的灰尘微粒很可能具有渗透性，能够捕获水分子促生形成地球。但是考虑到地球的诞生将穿过吸积盘，并产生差异性变化，它怎么能保持完好无损呢？另一种地球水资源来源理论是地球在年轻时期自身制造出水资源，早期地球非常炽热，它拥有岩浆海洋，在被新诞生太阳的强烈光线驱散之前，岩浆中的氧气能与原恒星气体包裹层中的氢气结合在一起形成水分子。

　　如果地球上的水资源是从彗星或者小行星上获得的，密彻评估大约需要2000万颗中等体积彗星的水资源才得填满地球上的海洋，但她认为大约仅有地球海洋2%的体积是来自于彗星。

　　最新计算机模拟显示，如果太阳系内距离太阳偏远的行星移居它们的运行轨道，地球椭圆形轨道将遭受含有水资源的小行星的猛烈轰击。这种现象却普遍存在于一些系外行星系统中。或许这将解释大约40亿年前月球和其他太阳系星体会遭受小行星的“重型轰炸”，另一方面，是否向早期地球阶段输送水资源的天体已不再存在了？水资源是出现于地球形成期之前还是之后，或者零星出现于整个阶段？

　　关于地球上水资源的来源有些复杂，可能来自于多种途径：彗星、含水小行星、太阳星云气体、地球表面的化学处理过程。通过系外行星的化学指纹(重氢/氢比率)可确定其水资源的来源，目前这项研究仍有待于进一步研究分析。

　　地球水资源的起源是一个非常复杂的问题，它要求各学科间科学家的努力，试着揭开地球上包含着多少水资源，它们是什么时候抵达的，以及来自何处？

　　由于我们并不知道地球上究竟存在着多少水资源，因此我们并不知道地球是否是相对干燥还相对潮湿的行星？但至少我们知道地球上存在着足够的水，能够维持生命存在和地质板块构造。

　　在系外行星系统中水资源是如何产生及其分布的，这是我们宣布发现“类地行星”之前需要填补的知识空缺。