大约40亿年前,地球经历了一场持续千万年的“超级大雨”,将荒凉的岩石星球变成蓝色海洋的摇篮,这场雨不仅塑造了地球的模样,还为生命诞生铺平道路。



海洋从何而来?

是天降甘霖,还是地球内部的秘密?



46亿年前,地球形成时是一团熔岩球,表面温度超2000℃,大气充满二氧化碳、甲烷和水蒸气,约40亿年前地球冷却至100-200℃,仍无液态水,岩石表面被陨石轰炸,宛如地狱,这段时间称为冥古宙末期至太古代初期,是海洋形成的起点。



2023年《自然-地球科学》研究表明,地球冷却后,进入“晚期重轰炸期”,彗星和小行星频繁撞击,带来水和有机物,这为“千万年之雨”埋下伏笔。



约40亿年前,地球表面温度降至100℃以下,水蒸气开始凝结,形成厚重的云层,引发持续千万年的全球性降雨,这场雨被地质学家称为“原始降雨”,时间跨度从数百万到千万年不等,2020年研究估算,这场雨的强度远超现代暴雨,全球降水量可能达每天数毫米,累积形成数百米深的原始海洋。



但是这场雨为何如此持久?

首先是大气饱和,早期地球大气富含水蒸气(占10-20%),来自火山喷发和彗星撞击。水蒸气遇冷却表面凝结,雨水不断循环,并且太古代火山频繁,释放二氧化碳和硫化物,形成酸雨,加速水汽凝结,火山灰提供凝结核,最重要的是40亿年前,地球无大陆,仅有零星火山岛,雨水直接汇入低洼盆地,形成全球海洋。



目前认为海洋有两个源头,外源(彗星与小行星)和内源(地球内部),彗星含30-80%冰,小行星含5-10%水,晚期重轰炸期,约10²¹公斤彗星和小行星撞击地球,带来相当于现代海洋的水量,2022年《自然-天文学》分析南非Murchison陨石,发现其水分子(H₂O)与地球海洋的同位素比(D/H,氘/氢)相近,支持外源说。



地球形成时,原始地幔捕获了大量水,储于矿物(如橄榄石)中,火山喷发释放这些水,占海洋的30-50%,2019年《地球物理研究杂志》发现,地幔至今含水量相当于2-3个海洋,40亿年前释放的水足以填满早期海洋,火山喷发的水蒸气冷却后,化为降雨,汇入海洋。



综合证据,海洋水源约50%外源,50%内源。彗星带来“种子水”,地幔提供“持续水”,千万年降雨将两者融合,填满地表低洼。

但是40亿年前的海洋与今日大不同,首先是温度50-80℃,含硫酸和盐酸(火山酸雨),pH约4-5,类似醋,并且由于地球还没有大陆,海洋覆盖90%地表,平均深度数百米,最深处数公里。



2024年《科学进展》研究在格陵兰38亿年岩石(Isua绿岩带)发现水成沉积物,含碳酸盐和硅酸盐,证明早期海洋已存在并与岩石交互,可能孕育单细胞生命。

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