一场雨下了1000万年，42亿年前的地球上，海洋从何而来？

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。