編輯|觀律鳴法
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地球上的水,歷經40億年,從未減少,四十億年來,地球上的水始終迴圈不息。小時候看到的河水可能變少了,但那不過是水在地球不同形態之間轉換的一部份。
就像水從河流進入大海,又透過雨雪的形式回到陸地。地球上的水總量從未減少分毫。
我們生活的藍色星球,擁有無比寶貴的液態水資源。這在太陽系乃至整個宇宙都是獨一無二的奇跡,40億年來,生命正是依賴這一寶貴資源繁衍生息。
那麽,地球上的海洋從何而來?水對生命的意義又是什麽?一塊巖石似乎隱藏了這一謎題的答案。
水的神秘起源
地球上的水,其起源一直是個科學難題。關於水的來源,有兩種主要觀點對立著。
「水源自地球」的觀點,這一觀點的支持者認為,在地球形成的最初,水在地球環境中是非常稀有的。
根據大霹靂理論,宇宙起源於高溫高密度狀態,在快速膨脹過程中,僅有輕的氫與氦元素殘存下來。
所以早期的地球上可能並不存在液態水,只有水蒸氣。後因地球冷卻,水蒸氣逐漸凝結為液態,最終形成了海洋。
為了佐證這一觀點,科學家對地球深部巖石進行了研究,發現巖石中的氫原子與氧化合,形成了水分子,這些水被困藏在巖石間隙中。
透過計算,地球地幔中的水資源量可能達到地表水資源的1-10倍之多。一些地質學家在極端幹燥的巖石中,也發現了大量被釘選的氫原子,支持了地幔水資源的存在。這說明,水有可能是在地球形成過程中自然生成的。
在地球形成早期,各種元素和星雲物質聚合形成原始的地球。在高溫高壓下,這些元素發生化學反應,最終生成了水。
隨著地球表面溫度的降低,水汽凝結為雨水,在幾十億年的時間裏不斷從天空降落到地面,逐漸匯聚成海洋。
第二種觀點則認為水源自外太空,這種觀點的支持者指出,早期地球受到大量小行星和彗星的撞擊,這些天體為地球帶來了水資源。
研究顯示,彗星含有大量冰和塵埃,其冰體中富含水分子。當彗星進入地球大氣層時,強烈的沖擊導致溫度急劇升高,冰體融化從而釋放出了水。
但是這一觀點也存在一定爭議。一些科學家指出,從67P彗星等天體上采集到的水樣本,其中的氘同位素與地球水不同。
另外,目前地質記錄中也沒有發現足夠的小行星或隕石樣本來證實這一觀點。但是這一理論的支持者則認為,在地球形成初期,周圍還有大量其他星體存在,它們隕落到地球表面時累積帶來了水資源,多次撞擊後才形成了海洋。
對於水的起源,各種觀點還有待進一步的科學探索。更可能的情況是,水的形成既與地球自身過程有關,也與外太空撞擊有關,是兩種機制共同作用的結果。
而科學家在一塊巖石上發現了關於地球上水的秘密。
阿卡斯塔片麻巖
40億年前的阿卡斯塔片麻巖,記載了地球早期海洋的秘密。 這塊巖石形成於加拿大東部,是迄今發現的最古老的巖石之一。
巖石表面獨特的蛇紋花紋,證明它來自古老的海底。鈾鉛定年技術顯示,它的年齡高達40億年,僅比地球年輕6億年。
這塊巖石形成時,這裏還是淺海環境。高溫的海水與海底巖石反復互動,最終形成了這獨特的變質巖。巖石中的氘元素比例,暴露了一個驚人的事實——早期地球的海洋體積,比現在高出26%。地球在40億年間,海水以一種我們難以想象的速度消失。這些水去了哪裏?
原來,早期地球的大氣層十分稀薄,無法阻擋強烈的宇宙射線。射線轟擊水分子,將其分解成氫氣和氧氣。氫氣直接逃逸到了太空,而氧氣也在各種反應後被消耗。
直到26億年前,藍細菌透過光合作用釋放出大量氧氣。氧氣形成臭氧層,抵禦了射線的攻擊。海水流失的速度這才得到遏制。
如今,我們賴以生存的陸地,正是上古消失的海洋。這塊小小的巖石,承載了地球漫長歷史中海洋的成長與消亡。
它給我們提出了警示——我們必須珍惜地球上的每一滴水資源。然而,這塊巖石背後的故事遠不止如此。
為何早期地球大氣層如此稀薄?這與當時的地質活動有直接關系。古生代時期,板塊運動頻繁,火山爆發屢見不鮮。
大量二氧化碳和甲烷從地幔釋放,但地球表面的植被稀少,無法吸收這些溫室瓦斯。結果,它們大量逃逸到太空,導致大氣層變薄。
水分子為何會被紫外線分解?那是因為早期太陽活動強烈,放射線的紫外線遠超過現在。在這種強紫外線照射下,水分子中的化學鍵被破壞,氫原子直接脫離了地球重力束縛。
氧氣又是如何被消耗的?這裏面玩了一個關鍵角色甲烷。早期地球大氣層中的甲烷含量很高,它可以和氧原子發生反應生成一氧化碳和水。
正是這一系列反應,導致大量氧氣被消耗。26億年前的「大爆發」,為何產生如此巨量的氧氣?
這歸功於藍細菌的大規模繁衍。它們進行光合作用,釋放出的氧氣劇烈改變了地球環境,也導致了第一波生物集群滅絕。
可見,這塊小小的巖石記錄了早期地球環境的多重演變。 它為我們提供了寶貴的地質歷史線索,也提醒我們要珍視現今穩定的環境。我們必須保護好這片藍色星球,謹慎對待每一滴水資源。
結語
水資源保護是一個系統工程,需要各方共同努力。但是,在經濟全球化的今天,水資源問題已經超出一個國家或地區的範圍。
我們需要建立區域乃至全球範圍的水資源合作機制,特別是已開發國家應該在技術和資金上給予開發中國家以援助,使全人類共享水資源這一地球之恩賜。
當然,這需要各國政府、企業和公民的共同參與。能否建立起這樣高效、公平的全球水資源合作機制,仍存在許多不確定性。
我們是否能夠超越一切分歧,為子孫後代留下一片碧水藍天,這對全人類來說既是難題,也是希望。
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