地球的水從哪來？

我們的日常生活與水密不可分，飲食、清潔需要水，而地球上的水體，湖泊、河流、海洋，還有天氣現象造成的降雨、降雪……都是地球賜予我們的天然物資，但你可曾想過，地球上為什麼蘊含豐富的水呢？地球上第一個水分子究竟從哪來？

地球

水分子是兩個氫原子(H)和一個氧原子(O)所組成，因此在探討水分子的來源時，首先要先找到水分子的「原料」從哪來──也就是，氫原子和氧原子從哪來呢？

地球上的水循環

水分子組成

地球上的水的來源有很多個候選人，像是小行星、太陽星雲……等等，那我們要怎麼判斷地球上的水是誰落下的遺體呢？如同指紋是辨認一個人的特徵，世界上不會有兩個人擁有相同的指紋，因此我們可以利用指紋比對鎖定擁有這枚指紋的人。在尋找犯人時，經常會採集犯罪現場的指紋，比對所有嫌疑犯的指紋，判斷他是不是真正的兇手。而在尋找存在地球上水分子的來源時，也可以使用化學上的「指紋鑑定」，那就是「同位素比例分析」(isotope ratio)。

氫的同位素：氫(上)、氘(中)、氚(下)

同位素指的是，同一個元素的不同原子具有相同的質子數、不同的中子數。以氫為例，氫原子具有一個質子、沒有中子，氫的同位素有兩種：「氘」有一個質子、一個中子，「氚」則有一個質子、兩個中子。我們可以藉由地球上的水體的氫氘比例，和隕石、太陽星雲的氫氘比例做比對。研究顯示，海洋中的氫氘比例和小行星的一致，說明了海洋上的水源自於小行星；但是，地函、地核交界處的水分子，氫氘比例比海洋來得大，因此，地球內部的水分子來源應該另有其「物」。

我們先從太陽系的歷史談起

今日太陽系所在的位置，原本是一團氣體與塵埃聚集的星雲，被稱為「太陽星雲」，星雲緩慢旋轉，直到有一天因為重力的分力而塌縮、變得扁平(圖4-step1)，形成恆星與原始行星。這個時候，地球剛生成，利用虹吸原理，吸入太陽星雲的氣體與塵埃，星雲中的氫也被帶入原始地球內部、直至地核；同時，剛形成的太陽系中有許多小行星橫衝直撞，撞上原始地球時，也帶來了氫，融合成原始地球的一部份，存在地函與海洋中。