超高速冲击实验显示小行星撞击如何将水“输送”到早期地球

导读：现在地球大约四分之三的面积被海洋覆盖，但科学家尚不清楚这些水源自哪里。

现在地球大约四分之三的面积被海洋覆盖，但科学家尚不清楚这些水源自哪里。一个建议的情景表明，可能是小行星将水输送到极为干燥的早期地球，但这尚未得到证实。现在，布朗大学的科学家们已经使用高性能“大炮”对这一理论进行了测试，并发现在这个过程中转移了大量的水。

研究共同作者 Pete Schultz表示：“冲击模型告诉我们，冲击器应该在太阳系中常见的许多冲击速度下完全挥发，这意味着它们所包含的所有水仅在冲击的热量中沸腾。但是大自然有比我们的模型更有趣的倾向，这就是为什么我们需要做实验。”

因此，研究人员开展了物理实验，以测试通过小行星撞击可以沉积多少水。对于这项研究，该团队使用与碳质球粒陨石相似的大理石大小的弹丸。炎热的早期地球的替代品是由浮石粉制成的材料。

科学家们使用NASA艾姆斯研究中心的“垂直射击靶场”以18,000公里/小时的速度向目标材料发射射弹。碰撞后，小组分析了碎片，看看有多少水转移到了目标上。研究小组发现，冲击的热量确实使水沸腾了，但不是变成蒸汽，而是被困在留下的岩石碎片中。在碰撞中，撞击表面和陨石熔化，然后冷却并重新凝固，形成新的岩层，称为碰撞熔体和角砾岩。研究人员发现这些地层含有高达30％的太空岩石原始含水量。

Schultz表示：“我们建议的是，水汽在形成时会被融入熔体和角砾岩中。所以即使冲击器失去水，其中一部分会在熔体快速淬火时被重新捕获。”

在太阳系形成初期，行星、原行星和小行星之间的碰撞事件频繁发生。布朗团队的实验表明，这可以解释为何地球会蕴含大量水。这也可能解释了太阳系其他天体中发现的水。

该研究的首席研究员Terik Daly表示：“水和挥发物的来源和运输是行星科学中的一个重大问题。这些实验揭示了一种机制，通过这种机制，小行星可以将水输送到卫星、行星和其他小行星，这一过程始于太阳系形成并在现在继续运行。”

该研究发表在《科学进展》杂志上。