Deep Dive
Shownotes Transcript
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1972年，三位美国宇航员正前往月球。在他们将注意力从地球移开之前，他们转过身，向窗外望去。宇航员瞥见了几个大陆，
但所有这些陆地都无法与他们看到的其他景象相比。其余的都是海洋。印度洋延伸到太平洋，然后回到大西洋。因此，他们决定拍照。这可能是地球有史以来最著名的照片。您可能以前见过它。它被称为“蓝色弹珠”。我告诉你，如果太空中曾经出现过脆弱的蓝色碎片，那就是现在的地球。
地球表面的三分之二以上是海洋。当你看到这张照片时，很明显水是我们星球的决定性特征。但是，这里存在所有这些水的事实有点令人困惑。因为当你开始思考我们星球的历史……
地球是蓝色的并没有什么意义。科学家们一直面临的问题是，在地球形成于我们太阳系早期的时候，地球太热了，无法发生液态水的任何凝结。格拉斯哥大学行星科学家Lydia Hallis。所以，如何将如此多的水带到地球上，一直是一个问题？
所以让我们回到大约45亿年前。
地球即将诞生，太阳系是一个截然不同的地方。一片混乱。尘埃和岩石碎片到处飘浮。它们相互碰撞，形成越来越大的岩石堆。最终，我们得到了行星大小的天体。这些碰撞是爆炸性的。它们释放出大量的能量。因此，当这些行星形成时，它们非常热。
热到它们实际上融化了。早期地球也发生了这种情况。因此，早期地球完全融化了。这意味着地球过去更像是一个明亮的橙色熔融岩浆弹珠，而不是蓝色弹珠。这就提出了一个非常重要的问题。如何在应该非常非常热的行星表面上获得如此多的液态水凝结？这又引出了一个更大的问题。
我们为什么在这里？我们只知道地球上存在的生命，如果没有水，生命就无法存在。我是Noam Hassenfeld，在本周的《无法解释》节目中，我们想分享我们最喜欢的一集，它提出了关于我们星球的最基本问题之一。所有这些水是从哪里来的？地球上每一个奇妙的生物都是由复杂的活细胞构成的。
生命是由原子、分子和化学反应组成的。但是是什么让它们活着？生命是什么？Lydia并不总是对巨大的存在主义问题感兴趣。
她只是喜欢岩石。我只是对矿物非常感兴趣。我就是这么出生的。她很早就开始了她的研究。从我小的时候起，我就喜欢在地里挖来挖去。随着她长大并成为一名真正的成年科学家，Lydia开始注意到她挖出的所有东西是如何不断地被水塑造和重塑的。这真的驱使着我。
岩石行星体上的每一个机制，从板块构造到地球拥有的不同类型的矿物。但水不仅仅是塑造岩石。它是产生生命的化学反应的理想环境。它充当一种化学汤，使反应开始进行。一旦生命出现，水就是让它继续存在的原因。
我们只需要水来保持细胞完整，因为细胞会脱水并开始降解。如果你得不到水，你就会死。如果没有水，我们就不会在这里。Lydia想知道所有这些水是从哪里来的，特别是考虑到地球过去有多热。
所以她首先查看了一些已经提出的想法。因此，经典理论是它是在地球冷却后送达的。这个想法是，在火球地球数百万年后，岩浆硬化成岩石，然后砰的一声，特殊递送。来自太阳系外围的冰冷天体，所以也许彗星会通过撞击地球向地球输送我们所需的所有水。
彗星主要由冰构成，它们一直在太阳系中穿梭。它们本质上是一条持续不断的星际水管道。但是这个理论并不完美，因为科学家有一种检查方法。我们可以弄清楚，好的，这是彗星水的特征，这是地球水的特征。
所有的水都带有特定的特征，一种指纹。在H2O中，你只需要看H。氢实际上对于追踪水的来源非常有用，因为有两种类型的氢。有一种是普通氢。然后是氘，它的重量是普通氢原子的两倍。
因为这种氢比较重，当它是H2O的一部分时，科学家称之为重水。你离太阳越近，它的含量就越少。因此，我们可以测量太阳系任何部分任何水的普通氢与氘的比例。我们可以将这些拼凑起来，并试图弄清楚地球的水是从哪里来的。
但是地球水中这种指纹与彗星不匹配。我们需要从其他地方获取这种水。所以Lydia遇到了另一个更疯狂的解释。流浪行星。所以人们倾向于认为行星诞生后就一直处于相同的位置，但事实并非如此。
许多模型表明，木星和土星实际上向地球现在运行的轨道内移动，然后又移回去了。在早期地球形成之后，木星可能被太阳的引力向内拉。当它移动时，它会将太阳系外围的大量物体带走，包括那些距离太阳足够远以至于它们的冰还没有汽化的冰覆盖的小行星。
许多富含水的小行星实际上被带到了地球绕太阳运行的内太阳系轨道。它导致了与地球的多次碰撞。所以如果没有木星，地球可能就没有水。但是如果没有土星，情况可能会更糟。我们的太阳系似乎非常特殊，因为我们有木星，但我们也有土星，它将木星拉了回来。
当木星向内移动时，地球没有直接落入太阳的唯一原因可能是土星的引力。质量恰到好处，行星之间的距离也恰到好处，因此木星最终会再次迁移出去，留下这四颗已经形成的特殊情况下的岩石行星。
如果没有这种不可思议的平衡行为，如果木星和土星的尺寸略有不同，就不会有地球。上面没有水。没有我们所知的生命。科学家经常谈论宜居带，地球离太阳既不太远，也不会太热而无法有液态水。它也不太近，否则我们会燃烧殆尽。但事实证明，另一边还有一个完全不同的宜居带。
我们离木星和太阳的距离恰到好处，所以我们有了水。然后木星离土星的距离恰到好处，所以太阳系没有完全燃烧殆尽。整个事情让我想起了那些鲁布·戈德堡式的装置，你拉一根绳子，发射一个球，球完美地落在一个杯子里，点燃一根火柴等等。一件微不足道的事情出错，整个事情就会崩溃。
所有这些事情都必须匹配才能使地球成为今天的地球。这似乎是一个相当罕见和特殊的情况。如果流浪木星理论是正确的，那么我们拥有生命所需条件的事实本质上就是一个奇迹。也许像我们这样的行星非常罕见，那里没有其他生命。也许宇宙只是有点孤独。
但Lydia并不确定。她认为这个鲁布·戈德堡机器根本没有必要。所以她回到了最初的假设并质疑它。你是否会形成一颗完全干燥的岩石行星，然后等待来自小行星和太阳系外围的这种彩票式输送来获得水？
或者那里实际上存在水，即存在于地球最初构成要素中的原始水？对我来说，似乎不可能在太阳系内形成任何完全干燥的矿物。Lydia开始寻找原始水。休息后回来。本期节目由Shopify赞助播出。无论您销售多少商品……
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嘿，《无法解释》的听众们。我是Sue Bird。我是Megan Rapinoe。女子体育运动如今正在达到新的高度，有很多事情需要讨论，有很多事情需要解释。你的意思是，为什么女运动员的平均收入低于男运动员？
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在15年后，鲍勃·艾格最终在2020年交出了权力。他的退休并没有持续多久。他现在在他的遗产上留下了一个很大的污点，因为他一次又一次地推迟退休，当他最终选择继任者时，这对任何人都没有好处。
当然，现在正在进行一场“烘焙比赛”。每个人都在关注，会是谁？我认为没有人是显而易见的最佳人选。情况并非如此。我是Joe Adalian。《秃鹫》和Vox Media播客网络推出《巨人之地：迪士尼的困境》。在您收听的任何地方关注，每周三都会发布新剧集。
Lydia假设，由于地球在形成时非常热，它一定是在冷却后才获得水的。这意味着我们拥有水的唯一原因是我们赢得了这场巨大的星际彩票，流浪行星的平衡恰到好处。
但是，大约10年前，就在Lydia完成博士学位之际，科学家们正在检查月球岩石。他们发现了一些令人震惊的东西。他们发现阿波罗任务带回的岩石内部含有水。这些岩石表明月球深处可能存在水。这是你永远不会想到会有水的地方。并且存在可测量的含水量。就像地球一样，月球在形成时也极其炎热。
但不知何故，它的岩石中仍然含有水。这只是表明水会在非常高温的环境中附着。所以Lydia有了一个想法。也许水被锁在地球深处，以至于它没有蒸发。如果这是真的，这意味着地球上的水以及最终从中产生的所有生命并不像科学家们认为的那样不可能。
因此，她开始寻找地球上最古老、最深、最不受干扰的岩石，看看她能否找到锁在地球原始构成要素中的原始水。我听说过加拿大巴芬岛附近的这些熔岩流，据认为它们来自
大约40亿年来不受任何板块构造循环或任何地表影响的来源。这些熔岩流很久以前就已硬化成岩石。但它们内部有大型的，所谓的橄榄石晶体。这是一种绿色矿物。这些晶体被认为是在非常深处结晶的。我的想法是，如果这些晶体含有水，那么其中一些水可能来自
地球最早的形成。所以Lydia与一群专业登山者联系，他们前往北极圈。这是一个叫做帕洛维克岛的地方，位于巴芬岛东南海岸附近，靠近一个非常偏僻的城镇Kikitarovik，你只能乘飞机进出。没有火车，没有通往那里的道路。所以这是一个非常偏僻的地方。
并非完全与世隔绝。它也到处都是北极熊。所以我们不得不乘船出去，船长实际上指出有两头北极熊俯瞰着我们将要被放下船的地方。我想，哦，这意味着我们将去其他地方。他说，好吧，再见。他只是把我们留在了那里，和北极熊在一起。但是他们……
友好的北极熊。他们大多数只是坐着看着你，确保你不会靠近它们。如果你避开它们，它们很乐意避开你。
主要问题不是北极熊，而是到达实际的岩石。熔岩形成了这些巨大的悬崖。因此，实际采样岩石非常困难且非常危险，因为它们就在这个无人居住的岛屿上巨大的悬崖上，这些悬崖会落入海中。所以我非常感谢专业登山者的帮助。
她准备爬上去，并拿了一些极其专业的科学工具。我只有一把锤子，我只是试图从悬崖上弄出一块新鲜的岩石。但问题是它们也很容易碎裂。所以，如果你开始攀登悬崖，会有大块的岩石从你的手中掉下来，这真的很危险。最终，Lydia能够攀登，并设法从悬崖上弄出一块新鲜的岩石。
她把它敲开，向里面看去，她找到了它。原始水。H2O。但它不是液体。它被锁在看起来几乎像玻璃的东西里。这些微小的玻璃珠被困在我的目标——那些大型绿色橄榄石晶体中，自从它喷发以来就被这些晶体保护着，并且永远地存在于地球表面。
Lydia非常确定这些岩石来自地球的最初形成。
这意味着这种原始水一直都在这里。但她仍然需要弄清楚这种水实际上是从哪里来的。我们可以测量地球最早的原始水，看看这种原始水的氢与太阳系中的哪个区域相匹配。Lydia的工作仍在进行中。这不仅包括这些岩石，还包括她多年来一直在收集的其他类似岩石。但到目前为止，她发现了一个重要的线索——
当她观察这些岩石中的氢指纹时，它们与彗星或早期太阳系中木星带来的小行星不匹配。其中一些水一定来自其他地方。太阳系中唯一匹配的特征是太阳。
所以这表明地球至少有一些氢和水直接来自太阳。想想看，地球的一些水可能来自太阳。很难理解这到底意味着什么，但这就是它可能的工作方式。
太阳不断地喷射出太阳风，这种辐射主要由氢组成。我们太阳系中的岩石天体主要由硅和氧组成。当你将氢引入这种混合物时，有时硅氧键会断裂，氢实际上会附着在氧上。所以你最终会在岩石内部形成水。你从太阳中获取氢，将其添加到岩石中的氧中，
你得到H2O。它不是液体，不是气体，也不是冰。它实际上是与岩石本身交织在一起的水。水以H2O分子的形式存在，但它有点附着在晶体结构内。所以它是晶体的一个固体部分。因此，它受到保护，不会被高温蒸发。Lydia认为这可能发生在非常早期的太阳系中。
即使在地球形成之前，太阳风也会撞击漂浮在周围的最初的碎片堆，并将水烘烤到这些岩石中。所以当地球形成时，水就可以在灼热的高温下存留下来。然后，数百万年后，它可能会通过火山向上移动。在那里，它将作为气体喷发到地表。
所以你实际上会将水困在大气中，然后你可能会得到雨水、河流、湖泊，最终是海洋。
这就是为什么Lydia对她在岩石中发现的氢特征与太阳相匹配感到如此兴奋。这支持了这样一个事实，即在太阳系的早期，在太阳系中形成的最初固体矿物受到太阳的照射，然后被整合到地球中。所以地球并非完全干燥地形成。
因此，即使没有来自流浪木星的这种不可能的水输送，地球也可能变成一个蓝色弹珠。我们认为在地球形成后不久，地球上就存在液态水。并且有化学证据表明，最早的地球可能拥有海洋。
并非每个人都相信这个想法。氢的特征可能会随着时间的推移而改变。因此，Lydia正在分析岩石中的其他元素，以确保氢确实来自太阳。
但她非常确定，地球上至少有一些水一直都在这里。这并不是说小行星后来没有撞击地球并输送了一些水，因为我相信它们确实输送了。但是最初形成的地球并非100%干燥。它确实具有初始含水量。Lydia不确定一开始有多少水，或者后来有多少水是由小行星以及这种流浪木星的情况一起输送的。
但如果她是对的，即使一开始就有一些水，如果任何水都幸免于早期火球地球阶段，那么它就会产生重大影响。也许水无处不在，并且它会粘在岩石上。因此，无论你在哪里形成一颗岩石行星，你都可能在那颗行星上有一些含水量。也许我们的水并不像看起来那样稀有。我认为这从这个理论中得出的最重要的事情是
如果不需要来自太阳系外围的水输送，而地球最初形成时就含有水或至少含有一些水，那么在任何太阳系中形成岩石行星的任何地方，你最终都可能在那颗行星上含有水，这可能支持生命。如果这是真的，这意味着在其他行星上发现水的几率会大大增加。
这意味着生命的基线条件可能并不那么不可能。
我认为，如果你在30或40年前与我或其他人交谈，我们会说地球非常特殊，因为它唯一富含水。但我们对来自其他行星和其他太阳系天体的地球外物质看得越多，我们就越意识到水无处不在，即使在太阳系外围也是如此。木星的一些卫星，土星的一些卫星可能在其冰壳下拥有液态海洋，并且它们非常富含水。
所以它无处不在。如果这对生命很重要，那么知道水如此普遍实际上是革命性的。但水只是第一步。你需要比仅仅宜居的环境更多的东西。所以你需要比仅仅液态水和对生命友好的环境更多的东西。我们不知道那是什么。
本期节目由我Noam Hassenfeld报道和制作。它由Brian Resnick和Catherine Wells编辑。我们从Christian Ayala那里获得了混音和声音设计，并得到了负责节目的Meredith Hodnot的帮助。我们从Zoe Mullock那里获得了事实核查，并从Manding Wynn那里获得了一些帮助。Bird Pinkerton专心致志地听着鸭嘴兽。我知道你会来的。你就是被选中的人。没有喙的鸟，Pinkerton。哇！
本周特别感谢Pan Conrad。我们最初将本集作为名为《起源》的三部分系列的一部分播出。它全部是关于地球上生命起源的。所以如果你错过了，请回到节目中查看。这集之后的另外两集是关于生命的创造和生命的定义。例如，当我们谈论生命时，我们实际上在谈论什么？
此外，如果您想阅读一些关于本周结束的地球月的精彩内容，Vox目前正在网站上运行一个大型系列。它被称为《家园星球》，它全部是关于在应对气候变化的同时庆祝地球的方法。从松鼠迷到植物性食品，以及介于两者之间的许多内容。如果您对本集有任何想法或对节目有任何想法，请给我们发电子邮件。我们是[email protected]。如果您给我们留下评论或评分，我们也会非常高兴。
《无法解释》是Vox Media播客网络的一部分，我们下周三将在这里回归。生活充满了复杂的问题。我想知道如何判断我的牙医是否在欺骗我。在什么年龄将您的孩子独自留在家里是合适或合法的？从愚蠢到严肃，甚至到有争议的。我可以说一些可能会让我被取消的事情吗？我是John Cullen Hill。
我正在Vox主持一个新的播客，它将成为您寻求答案的首选热线，以解答您不知道如何解答的问题。发送语音备忘录至[email protected]或致电1-800-618-3545。我向你保证，它比问ChatGPT更好。