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地球之水从哪里来

2017-11-20 9:16:57 来源:中国矿业报社 作者:莫杰 彭娜娜

众所周知,地球上海陆面积有“七分水、三分地”之说,那么地球上如此巨量的水究竟是从哪里来的呢?近百年来,近代科学家为这个问题,从不同角度进行探讨,用不同的科学方法去验证。目前比较有代表性的是“内源说”、“外源说”。不过这些说法都不同程度地缺乏充足的证据和令人信服的成因。

内源说,也称自源说——地球上的水来自地球本身。地质科学家普遍认为,当46亿年前地球形成的物质里就含有水。在其初期一个高温的岩浆球,当时存在着大量的活火山。这些火山不断喷发,岩浆携带着水蒸气散布到地球各处。当岩浆冷却后,水蒸气就凝结成雨水,降落到地球表面。这样就开始了水的循环,水流向地表低洼处,就形成了湖泊、江河、海洋。

还有一种说法认为,在地球开始形成初期,其内部曾包含有非常丰富的氢元素,它们后来与地幔中的氧发生了化学反应并最终形成了水。

地球外源说,顾名思义,地球上的水来自于宇宙天体的行星,尤其是彗星和富含水的小行星。被誉为“脏雪球”的彗星,其成分是水和星际尘埃,彗星撞击地球会带来大量的水;而有些富含水的小行星坠落到地球上成为陨石,也含有一定量的水,一般为0.5~5%,有的可达到10%以上,其中碳质球粒陨石含水更多。

有科学家认为,外来水源者是太阳风,是指从太阳日冕向行星际空间辐射的连续的等离子体粒子流,是典型的电离原子,由大约90%的质子(氢核)、7%的α粒子(氦粒)和极少量其它元素的原子核组成。因此,科学家认为,地球上的水是太阳风的“杰作”。

尽管地球之水的“地球内部说”和“地球外部说”都有不同的科学证据。然而,海洋辽阔无垠、浩瀚深邃,全球海水体积13.7亿km3之巨,如此巨量之海水究竟从何而来?科学家一直在不断探求这个至今难以解释的问题。关于海洋之水来自何方?除了20世纪90年代最新的“天外之水”说外,在地球科学界比较流行的有4种说法。

一是海水来自地球原始大气。几十亿年前,地球上的原始大气经过多次凝聚而成海洋。照此假说推想,现在海水中所含该种原始大气的成分应比现今所测得的更多,然而它与目前的数据相差悬殊。因此这种假说难以做出科学解释。

二是海水由火山岩分解出来。这种观点认为,远古时代地球冷却凝固时,原来的水分以化学方式结合在岩石之中。后来,由于这些岩石的分解作用,水分从中释放出来而形成海洋之水。但实验结果表明,火山岩含水分仅有5%,如果地壳中火山岩所含的水分全部释放出来,也不及目前海洋中水量的一半,所以这种观点也难以成立。

三是海水是漫长时间的积累。持这种假说者认为,海水是长期聚积而得,这一漫长过程并非是均匀的或连续的。水的来源渠道有热液活动、热喷泉、火山喷发等。除水以外,阴离子(如Cl和S等),均由火山活动而释放。然而,目前的研究表明,火山活动是水及阴离子的来源,而阳离子主要来自火成岩(岩浆活动)的分解。这种多元说来源,比起单一种来源假说更充分有力。事实上地球内部的水分,也是通过多种途径分解释放出来的。

四是来自太空由冰组成的彗星。最近美国科学家提出一个新理论:地球之水来自太空由冰组成的彗星。他们发现地球表面的水会向太空流失。因为大气中的水蒸气分子在太阳紫外线作用下,会分解成H和O原子。当H原子到达80~100km气体稀薄的高温层中,其运行速度会超过宇宙速度,于是脱离大气层而进入太空消失掉。经推算,飞离地球表面的水量与进入地球表面的水量大致相等。但海洋地质学家发现,2万年来,世界海平面升高了约100m。于是,地球表面水量不断增多就成了难解之谜。

2003年10月,美国科学家从地球卫星发回的数千张大气紫外线辐射图像中发现,在圆盘状的图像上有一些小黑斑。每个小黑斑大约存在2~3min,面积约有2000km2。经过分析,这些斑点是由一些看不见的冰块组成的小彗星冲入地球大气层,破裂和融化成水蒸汽造成的。科学家估计,每分钟大约有20颗平均直径为10m的冰状小彗星进入地球大气层,每颗可释放出100t水。由此推论,地球形成至今46亿年的历史,由于这些小彗星不断供给水分,从而使地球得以形成今日如此庞大的水体。

上述的“内部说”或“外部说”都有一些科学根据,但同样也存在某些不足,甚至难以令人信服的科学假说、观点、理论。在笔者看来,地球如此庞大、地球构造又如此复杂,存在地球上的水,其来源不可能是单一,而是多种因素综合而成。地球仅是宇宙天体中一个“幸运儿”,她有自身的先天条件,加之天外“兄弟姐妹”的帮助补给,使地球拥有巨量的水,让地球上这个人类家园和大自然界的动植物代代生存和繁衍,享用这份甘甜的“乳汁”。 □

编辑:宫莉

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