從太空看我們這顆星球，地球最與眾不同的特征是它那明亮的蔚藍色。因為地球表面近四分之三都被海水覆蓋著。

其實，地球上的水還不止這些。在陸地，生物體內百分之六七十以上都是水。此外，在地下，以礦物(如結晶水合物)形式存在的水也體量驚人，若全擠出來，也許是另一個海洋。

但是，地球上的這些水到底是怎么來的?這個問題至今都沒有一個滿意的答案。

地球在“襁褓”中似乎就缺水

在宇宙空間，也存在大量水——不過它們主要以冰的形式存在。其實，就宇宙空間的水而言，它的起源倒不是個難題。因為只要氫氣和氧氣混在一起，在宇宙中隨處可見的輻射的“撮合”下，就能制造出水來。原料嘛，也不缺。氫元素在宇宙誕生伊始就有，氧元素是在恒星內部制造出來，然后隨著超新星爆發(fā)，拋撒到星際空間的。

但具體到地球上的水，就不能指望通過氫氧兩種元素反應臨時制造出來。首先，游離態(tài)的氫很活潑，在行星出現(xiàn)之前，就基本上被消耗殆盡了;其次，氫太輕，行星的引力束縛不住它。所以，不論地球之水是怎么來的，得來的必然是現(xiàn)成的水?，F(xiàn)在，解釋這個水的來源，是件棘手的事情。

要理解為何如此困難，我們需要追溯到比46億年前還久遠的過去。那時太陽還很年輕(太陽目前的年齡是50億年左右)，輻射比現(xiàn)在要強烈得多;環(huán)繞著它的是一個由氣體和塵埃組成的漩渦——太陽系的一顆顆行星將在這個漩渦中誕生。那時，任何水都只能以星際空間冰的形式存在。如果一些冰闖入內太陽系，也就是像地球這樣的巖石質行星即將要誕生的地方，那么太陽的熱量和輻射將會把水分子裂解成氫原子和氧原子。這意味著形成地球的那團塵埃云中，連一滴水都不會剩下。

就算我們樂觀地設想，星際空間中的水在行星形成過程中，以我們迄今所不知道的方式幸存了下來，最終凝聚成年輕地球表面的海洋，但接下去還要應付一場大撞擊——月球就是在這場撞擊中誕生的。

關于月球是如何形成的，我們目前最好的解釋是：大約45億年前，一顆叫“忒伊亞”的火星大小的天體撞到了地球。它的撞擊是如此劇烈，以至于整個地球都熔化、碎裂了。其中一些濺射出去的碎片凝聚成了月球，剩余的在自身重力作用下坍塌，重新凝聚成地球。

傳統(tǒng)觀點認為，在這場大撞擊中地球之水在劫難逃。

地球之水來自天外?

既然地球在“襁褓”中可能就缺水，即便不缺水，要長久保存也過不了“大撞擊”這一關，那么今天這么多水到底是怎么來的呢?

過去占主流的看法是，地球之水是太空“信使”送來的禮物。這些“信使”主要是彗星和小行星，它們多數(shù)形成于離太陽足夠遠的寒冷地帶，攜帶著大量的冰。在月球形成之后不久的一個時期，大量彗星和小行星轟擊地球，為我們帶來了貴金屬、水和有機物。作為那一時期瘋狂轟擊的證據(jù)，月球表面至今仍布滿了撞擊坑。

這個假說是如此深入人心，以至于在很長時間里，人們以為解決了地球之水起源于何處的難題。但2014年，一次打擊讓這個假說風光不再。

打擊來自2004年由歐洲宇航局發(fā)射的“羅塞塔”號探測器。該探測器在2014年訪問了“67P/丘留莫夫—格拉西緬科”彗星，從彗星上采集了冰的樣品。但隨后的分析發(fā)現(xiàn)，彗星上的水跟地球上的水，氫元素的同位素“配方”并不一致。

我們知道，所有的化學元素，包括組成水的氫氧兩種元素，都有不同的同位素。比如說氫元素，它就有氫、氘、氚三種同位素。氫原子核里只有1個質子，氘原子核含有1個質子和1個中子，氚原子核含有1個質子和2個中子。由氫與氧結合形成的水是普通水，由氘與氧形成的水叫重水，由氚與氧形成的水叫超重水。

如果兩種水有同一來源，那么在水中氫的三種同位素比例或者說同位素“配方”，應該完全一致才對。但實際情況是，“67P/丘留莫夫—格拉西緬科”彗星上的水與地球上的水，氫的同位素“配方”并不一致：彗星之水中氘的含量比地球之水高。

當然，如果我們能找到另一顆彗星，它的水中氘的含量比地球之水低，那么通過適當?shù)摹罢{配”，或許也能“調配”出地球上的水(換句話說，當初轟擊地球的彗星，不僅有含氘高的，也有含氘低的)。但到目前為止，這樣的彗星一顆都沒找到。

地球之水或許有兩個來源

既然地球之水不能全靠彗星的“賜予”，現(xiàn)在有人提出這樣一種折中的觀點：也許需要調配的不是來自這顆彗星和那顆彗星的水，而是來自彗星的水和地球自己與生俱來的水。換句話說，地球上的水，一部分是與生俱來的，另一部分來自彗星;而且與生俱來的那部分水含氘量較低。

要理解這個新假說，需要我們搞清楚很多事實。下面將一一解釋。

首先，讓我們來看看，后來凝聚成地球的塵埃云是否曾熾熱到容不下水的地步?

一位英國科學家通過模擬顯示，塵埃顆粒在高溫下吸附水的能力，比我們原先設想的要強得多。他為組成塵埃顆粒的橄欖石建了一個電腦模型——橄欖石是太陽系和環(huán)繞其他恒星的塵埃云中最常見的一種礦物。隨后，他計算了一下，如果水分子吸附在不規(guī)則的橄欖石塵埃顆粒表面會怎樣。他發(fā)現(xiàn)，一旦水分吸附其上，需要很大的能量才能把它們分離出來。根據(jù)這個模型，要想把水分子跟塵埃顆粒分開，溫度至少要在630℃以上，而在地球形成的過程中，一開始塵埃云的溫度似乎沒那么高。

這個結論也得到天文觀測的佐證。天文學家利用斯皮策太空望遠鏡已探測到年輕恒星DR Tau和AS 205A(距地球350光年以上)周圍的塵埃盤中含有水。

那么，為什么地球與生俱來的這部分水含氘量較低呢?前面已經提到過，當太陽還很年輕時，輻射很強烈，地球上原有的水都被分解成了氫原子和氧原子(如果是重水呢，則被分解成了氘原子和氧原子)。這些游離態(tài)的原子，直到太陽輻射減弱之后才重新結合成水。因為氘原子比氫原子重，在與氫原子爭奪氧原子時，相對比較“笨”，所以新生成的水中，氘含量就降低了。

這樣，地球與生俱來就有的水經過“浴火重生”之后，氘含量偏低，而來自彗星的水，氘含量偏高，兩者一調配，就調配出了今日氘含量適中的地球之水。這位科學家計算了一下，要調配出今日地球之水，地球與生俱來的水不應少于70%。

拓展閱讀：地球之水如何躲過“地獄之火”和大撞擊?

有兩個問題還需交代一下。

第一個問題：前面不是說，即便地球上與生俱來就有水，這些水也不可能在形成月球的大撞擊中幸存下來嗎?

關于這個問題，2015年美國得克薩斯州西南研究所的一位天文學家對大撞擊做過計算機模擬。模擬結果顯示，雖然在撞擊中，地球原有的水，甚至地球自身的固態(tài)物質，都全部蒸發(fā)了，但蒸發(fā)形成的“蒸汽云”還是有足夠強的引力來抓住水蒸氣，所以別擔心水在大撞擊中會跑個精光。

第二個問題：倘若地球之水存在于形成月球的大撞擊發(fā)生之前，那個時候年輕地球的溫度非常高，這樣一個燃燒的地獄，怎么能保住這些水呢?

有人認為，最初地球所含的水可能被鎖在地幔深處的礦物里。這些礦物耐得住高溫，比如結晶水合物明礬，需要加熱到比較高的溫度才能脫水。