丹尼尔·克莱里

对寻找外星生命的人来说这是个好消息：行星上水的分布比此前想象的更广。一

个研究太阳系水的起源的团队推断，目前太阳系所拥有的水，有一半出现于太阳系诞生之前。也就是说，在形成太阳系的尘云中，储存了目前太阳系一半的水。如果水能在这样的尘云中形成，也许宇宙很多地方都可以找到水。

除地球外，我们在月球、火星、水星、彗星以及巨大行星的冰冷卫星上都发现了水。（详见本刊2014年第2期《潮湿的太阳系》）但水是哪里来的呢？我们知道，水形成于星际介质的气尘云中，恒星系就是星际介质结合而成，但是当新诞生的恒星开始发出光和热的时候，水是不是被破坏了？还是此后水又重生了呢？或者说是不是原生的水在星球形成时幸存了下来并保留至今呢？

为了回答这些问题，密歇根大学安阿伯分校的天文学家L.伊西多尔·克里维斯领衔的一个团队集中研究了氘元素，氘是一种在宇宙大爆炸中与普通氢元素同时产生的重氢。宇宙中氢原子与氘原子之比为1000000∶26，但在地球和其他太阳系天体上的水中，氘的存量是氢的6倍。科学家认为，当水形成时，形成富含氘元素的“重水”的反应要比形成普通水的反应稍快些，因而增加了水中氘的比例。

这种富含氘的水只有在特定条件下才会产生，即非常低的温度（只有绝对零度以上几十摄氏度）加上反应所需的氧和某种电离辐射。星际介质中拥有这些条件，那里的电离辐射是宇宙射线，是来自远空的颗粒高速划过太空形成的。天文学家观察到，星际介质中的水富含氘，那可能就是太阳系中水的来源。

然而，还有一个问题，星际水是否能躲过太阳诞生时的剧烈变化。为了弄清这一点，克里维斯和他的同事开始研究太阳形成后在孕育行星的气尘原行星盘中是否还有同样的水形成反应。就像星际介质一样，气尘原行星盘中有低温和氧气，但是否有足够的电离辐射呢？

克里维斯团队建造了一个精细的模型， 模拟原行星盘内产生水的化学过程。多数宇宙射线都被新星的磁场及其释放的颗粒阻断了，但是新恒星的X 射线和原行星盘的短寿放射性核素成了新的辐射源。研究者在《科学》杂志网络版上发表报告称，这些放射源生产重水的速度特别慢。克里维斯说：“在这种条件下，1000000年也产生不了多少重水。”

因此，克里维斯团队估计，现在地球上大约50%的水早在45亿年前太阳诞生时就已经存在了。星际介质中的环境要比原行星盘的环境稳定得多，因此很有可能到处都有水在等待行星的形成。克里维斯说：“我们发现的行星系数量不断增加，使我们再次确定了水在宇宙中普遍存在的可能性。”

美国航空航天局喷气推进实验室的天体物理学家凯伦·维拉西说：“这是一个非常有趣的结果。多年来我们一直在争论冰是不是星际遗产。其他研究组试图模拟星际介质中的云形成行星系的过程，以弄清冰能否躲避星系形成过程而继续存在，但是结果不尽一致。这个方法却简捷得多，只使用了大家熟悉的化学方法。”