地球上水的来源一直是一个永恒的谜。有不同的假设和理论来解释水是如何到达这里的，并且有大量的证据支持它们。
但水在原行星盘中无处不在，水的起源也许并不那么神秘。
GeoScienceWorld 上的一篇研究文章元素表明其他年轻的太阳系拥有丰富的水。在像我们这样的太阳系中，随着年轻恒星的生长和行星的形成，水也随之而来。证据就是地球上的重水含量，它表明我们星球上的水已有 45 亿年的历史。
这篇文章是“我们喝着45亿年前的好水，”，作者为 Cecilia Ceccarelli 和 Fujun Du。Ceccarelli 是法国格勒诺布尔行星科学与天体物理研究所的意大利天文学家。杜是中国南京紫金山天文台的天文学家。
太阳系的形成始于巨型分子云。云主要是氢，水的主要成分。接下来是氦、氧和碳，按丰度顺序排列。
云中还含有微小的硅酸盐尘埃和碳质尘埃颗粒。这篇研究文章带我们回顾了太阳系中水的历史，这就是它的开始。
在分子云的寒冷区域，当氧气遇到尘埃颗粒时，它会冻结并粘附在表面。
但在氢和氧结合之前，水就不是水了，云中较轻的氢分子在冻结的尘埃颗粒上跳跃，直到遇到氧气。
当这种情况发生时，它们会发生反应并形成水冰——两种类型的水：普通水和含有氘的重水。
氘是氢的一种同位素，称为重氢 (HDO)。它的原子核中有一个质子和一个中子。这将它与“常规”氢（称为氕）区分开来。氕有一个质子但没有中子。这两种氢同位素都很稳定并持续至今，并且都可以与氧结合形成水。
当水冰在尘埃颗粒上形成一层地幔时，作者将其称为冷阶段，这是他们在文章中概述的过程的第一步。
当物质在中心聚集时，重力开始在云中发挥作用。更多的质量落入分子云的中心并开始形成原恒星。部分重力转化为热量，并且在几分钟之内天文单位(AU) 在云的中心，圆盘中的气体和尘埃达到 100 开尔文（-280 华氏度）。
100 K 对于地球而言是非常寒冷的，只有 -173 摄氏度。但从化学角度来说，它足以引发升华，冰会转变为水蒸气。升华发生在炎热的科里诺区域，这是云中心周围的一个温暖的外壳。
尽管它们也含有复杂的有机分子，但水成为科里诺斯中最丰富的分子。
此时水很丰富，尽管都是水蒸气。 “......一个典型的热科里诺岛含有大约地球海洋中水的 10,000 倍，”作者写。
这是作者概述的过程的第二步，他们称之为原恒星阶段。
接下来，恒星开始旋转，周围的气体和尘埃形成一个扁平的旋转圆盘，称为原行星盘。所有最终将成为太阳系行星和其他特征的东西都在那个圆盘内。
这颗年轻的原恒星仍在聚集质量，它在主序带上的聚变生命仍处于未来。
这颗年轻的恒星因其表面的冲击而产生一些热量，但不多。所以圆盘是冷的，距离年轻原恒星最远的区域是最冷的。作者表示，接下来发生的事情至关重要。
第一步中形成的水冰在第二步中释放为气体，但在原行星盘最冷的区域再次凝结。同样的尘埃颗粒群再次被冰冷的地幔覆盖。
但现在，冰冷地幔中的水分子包含了太阳系中水的历史。 “因此，尘埃颗粒是水遗传的守护者，”作者写。
这是该过程的第三步。
在第四步中，太阳系开始成形，类似于一个更完整的系统。我们所熟悉的所有物体，如行星、小行星和彗星，都开始形成并占据它们的轨道。它们的起源是什么？那些微小的尘埃颗粒和它们两次冻结的水分子。
这就是我们今天所处的情况。虽然天文学家无法回到过去，但他们在观察其他年轻太阳系并寻找整个过程的线索方面做得越来越好。地球上的水也包含一个重要的暗示：重水与普通水的比例。
到目前为止给出的简单解释中省略了一些细节。当第一步中形成水冰时，温度极低。这引发了一种称为超氘化的不寻常现象。与其他温度下相比，超级氘化将更多的氘引入水冰中。
氘仅在发生后几秒钟内形成。形成的并不多：每 100,000 个氕原子仅形成一个氘。
这意味着，如果氘与太阳系的水均匀混合，重水的丰度将表示为10-5。但还有更多的复杂性即将到来。
在炎热的科里诺岛，丰度发生了变化。 “然而，在炎热的科里诺斯，HDO/H2O 比率仅略小于 1/100，”作者解释。 （HDO 是含有两种氘同位素的水分子，H2O 是含有两种氕同位素的普通水。）
还有更多的极端。 “让事情变得更加极端，”作者解释，“双氘化水 D2O 相对于 H 为 1/10002O，即比 D/H 元素丰度比估计值大约 107 倍。”
由于超氘化，这些比率含有如此大量的氘。当尘埃颗粒表面形成冰时，与落在颗粒表面的 H 原子相比，D 原子的数量有所增加。
深入的化学解释超出了本文的范围，但结论很明确。
“没有其他方法可以在热科里诺斯或一般情况下获得如此大量的重水，”作者写。 “因此，丰富的重水是STEP 1时代冷分子云团中水合成的标志。”
到目前为止，重要的是水合成有两集。第一种情况发生在太阳系尚未形成且只是一片冷云时。第二个是行星形成的时间。
两者发生在不同的条件下，这些条件在水中留下了同位素印记。第一次合成的水已有 45 亿年的历史，问题是“有多少古老的水到达了地球？”
为了找到答案，作者观察了他们唯一能观察到的两件事：总水量和氘化水量。
作为作者把它，“……即重水与普通水的比率，HDO/H2哦。”
所创造的水量足以满足地球的水量需求。请记住，热科里诺河中的水量是地球水的 10,000 倍，其 HDO/H2O 比例与初始云中形成的水不同。
有多少科里诺水到达地球？通过比较 HDO/H 可以找到提示2陆地水中的 O 值与热科里诺斯水中的 O 值相同。
热科里诺斯是我们在任何仍在形成的太阳型行星系统中观察到 HDO 的唯一地方。在之前的研究中，科学家将这些比率与太阳系中物体（彗星、陨石和星体）的比率进行了比较。冰冷的卫星土卫二。
所以他们知道地球的重水丰度 HDO/H2O 比率大约是宇宙中和太阳系初期的十倍。
“地球上‘重于正常’的水大约是宇宙中元素 D/H 比的十倍，因此在太阳系诞生时，即所谓的太阳星云中，”作者解释。
所有这些工作的结果表明，地球上 1% 到 50% 的水来自太阳系诞生的初始阶段。虽然范围很广，但它仍然是一个重要的知识。
作者把事情包起来在他们的结论中。
“彗星和小行星（绝大多数陨石的起源）中的水从一开始就大量继承。地球可能主要从星子继承了原始水，而星子被认为是小行星和行星的前身。形成了地球，而不是由落在地球上的彗星形成的。”
彗星输送是地球水的另一个假设。在这个假设中，当彗星受到干扰并从冰冻的奥尔特云发送到内部太阳系时，来自霜冻线以外的冰冻水到达地球。这个想法是有道理的。
但这项研究表明这可能不是真的。
不过，它仍然留下了悬而未决的问题。它没有解释所有的水是如何到达地球的。但研究表明，地球上重水的数量至少是解决这一问题的开始。
“总而言之，地球上的重水量是我们的阿里亚德涅线程，这可以帮助我们走出太阳系可能采取的所有可能路线的迷宫，”他们解释道。
正如文章标题所说，地球上的水已有 45 亿年的历史。至少有一部分是这样。据作者称，星子可能将其传送到地球，但具体是如何发生的尚不清楚。在弄清楚这一点之前，科学家们还需要解决更多的复杂问题。
“这个问题非常复杂，因为地球水的起源和演化不可避免地与这个星球上的其他重要参与者联系在一起，例如碳、分子氧和磁场，”作者写。
这些事情都与生命的起源和世界的形成紧密相关。水可能在形成将其输送到地球的星子过程中发挥了作用。水可能在将其他化学物质（包括生命的组成部分）隔离到岩石体上并将其输送到地球方面发挥了作用。
水是这一切的中心，通过证明其中一些水可以追溯到太阳系的最初阶段，作者为弄清楚水的其余部分提供了一个起点。
“在这里，我们根据最新的观察和理论，介绍了地球水的简化早期历史，”他们写。
“很大一部分陆地水可能是在太阳系诞生之初形成的，当时它是一团由气体和尘埃组成的冷云，在导致行星、小行星和彗星形成的各个步骤中被冻结和保存，并被最终传送到新生的地球。
“最后一段是如何发生的，这是另一个引人入胜的章节，”他们得出结论。
