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地球表面有大量的水。如果你從太平洋上空往下看,你會看到地球看起來像一個“水球”。據科學家估計,地球表面的水量高達130億噸!如果將這些水平平均分配給地球上的所有人,每個人平均可以得到大約8億噸。
正是因為有大量的液態(tài)水,地球才能孕育出所有的生命,包括我們人類。也讓智商更高的人開始思考一個問題:地球哪里來的這么多水?
一般來說,這個問題有兩種解釋。一種是水來自地球之外,即來自天空,另一種是水來自地球本身,即來自地下。長期以來,科學家們一直試圖弄清楚地球上的水是來自“天空”還是“地面”。讓我們找出答案。
如上圖所示,氫(H)、氦(he)、氧(O)、碳(C)是宇宙中排名前四的元素。因為氧的化學性質非常活潑,所以氧很容易與氫反應生成水(H2O),與碳反應生成二氧化碳(CO2)。也就是說,水和二氧化碳已經廣泛存在于宇宙中。
但是宇宙中有大量的水,并不意味著地球形成的時候就有大量的水。
地球開始時沒有現在這么大。根據“星云理論”,地球是由許多星云吸積而逐漸形成的,是一個由小到大的漸進過程。水是揮發(fā)性物質,也比較輕。所以當地球的質量不得不增長到一定程度的時候,它產生的引力就可以把水束縛住。
在地球最終形成之前,太陽已經形成并開始發(fā)光發(fā)熱,其釋放的能量會不斷地將附近的水變成液體和氣體,并將其驅趕到太陽系的外圍。這個時候地球引力很小,只能看著大量的水離自己越來越遠。當地球最終長到足以結合水時,它所在的區(qū)域幾乎沒有水了。
離太陽越遠,溫度越低。當被太陽趕走的水超過太陽系的“雪線”(很可能位于目前火星和木星的軌道之間)時,就會凝結成固體,從而變得容易吸積。所以“雪線”外的各種天體通常都有大量的水。
我們可以看到,按照這種說法,地球形成后極度缺水,但在太陽系外圍卻富含水。
正因為如此,科學家們大膽推測,地球上的水應該來自“天空”,即太陽系外圍那些富含水的小天體,而其中最好的“候選者”當然是彗星(彗星,又稱“臟雪球”,一般認為起源于太陽系外圍的柯伊伯帶和奧特星云,其含水量最高可超過50%)。
但“彗星理論”很快被潑了冷水,因為隨后的觀測數據顯示,已知彗星中所含的水的同位素比例(氘氫比)與地球上的水完全不同,于是科學家們將目光投向了“第二候選”——太陽系中的小行星。
在地球形成的同時,太陽系中形成了大量的小行星。由于種種原因,它們最終沒有吸積成更大的天體。直到現在,太陽系中仍然存在大量的小行星,主要分布在火星和木星軌道之間的“小行星帶”中。
由于小行星的質量很小,其軌道很容易受到其他天體引力的干擾,所以地球會時不時地捕捉到一些“瘋狂飛行”的小行星。當它們落到地球表面時,就變成了隕石。
通過對隕石成分的分析,科學家發(fā)現隕石中確實存在水(含水量約為0.99%至20%),并且存在一種廣泛存在于太陽系中的“碳質球粒隕石”,其水的同位素比例與地球上的水非常接近。
已知跡象表明,太陽系內側在大約38億至41億年前經歷了一次“晚期大轟炸期”,在此期間,來自太陽系外圍的大量小行星密集“轟炸”地球和月球。顯然,此時的地球已經有了足夠的引力來束縛水,因此有理由推測地球上的水很可能是在這個時期獲得的。
因為“小行星理論”合理,有觀測數據支持,所以獲得了很多認可。然而,2014年,在澳大利亞西北部一個山區(qū)的巖石層中發(fā)現的鋯石對“小行星理論”提出了挑戰(zhàn)。
分析表明,這種鋯石來自地球本身,距今已有44億年的歷史,這種鋯石是混合巖漿與液態(tài)水反應形成的。換句話說,早在“晚期大轟炸時期”發(fā)生之前,液態(tài)水就已經在地球上存在了。
為什么會這樣?簡單解釋就是水應該來自“地下”。這種觀點認為,在太陽系形成之初,一些水可以以化學鍵、結晶水等多種形式存在于礦物中,這種礦物可以在地球形成過程中被增生。
隨著原始地球的質量逐漸增大,能夠吸收的物質越來越多,原始地球被撞擊的頻率也越來越高。物質的動能不斷轉化為熱量,當熱量積累到一定程度,原始的地球就變成了熾熱的熔融星球。
在高溫環(huán)境下,地球內部那些含水礦物中的水分會被釋放出來,但此時地球引力已經可以將水分牢牢束縛,所以水在地球上是以水蒸氣的形式存在空。
在接下來的時間里,地球終于清除了空其軌道上的大部分物質。經過頻繁的碰撞,地球開始降溫,逐漸形成原始地殼,水蒸氣最終以液態(tài)水的形式來到地球表面,匯聚成地球上的原始海洋。
那么
目前上述的內容應該能夠為大家解答出大家對于地球上的水是怎么來的(水從哪里來的)的疑惑了,所以如果大家還想要了解更多的知識內容,也可以關注本站其他文章進行了解哦。
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