當前位置: 華文世界 > 科學

地球上的水用了45億年,變少了嗎?科學家從一塊石頭上找到了答案

2024-10-01科學

宇宙裏各種各樣的星體啊,最開始的時候呢,其實就是一堆塵埃和瓦斯,就這麽在不停地轉啊轉,溫度還挺高的情況下,慢慢凝聚、坍塌,就這麽形成了。

品質要是夠大,溫度也夠高,那就形成像太陽那樣能發光的恒星了;要是品質小得可憐,溫度也不夠,那就只能弄出像地球這樣的星體嘍。

地球和其他星球比起來,最大的特點是啥呢?

它孕育出了生命,水呢,就是這些生命開始的地兒。要是沒了水,地球就跟火星似的,光剩下荒蕪了,到處都是石頭,再就是能把整個星球都蓋住的暴風。

瞅瞅如今這地球,71%的地兒都讓水給占了,叫地球啊,真有點名不副實,叫水球倒挺合適。

在這個星球上啊,所有的生物身上都有水呢。您瞧那新生兒,白白嫩嫩的,為啥呀?因為他們身體裏的水含量能達到78%呢。成年人身體裏的水就少點了,不過也有60%那麽多。

嗨,各種植物的細胞裏那可都有水呢。就說橡膠樹吧,它身體裏九成都是水呢。

再說了,這些生物每天都得補充水分呢。就像一棵橡樹,它要是想長得順順當當的,一天就得咕嘟咕嘟喝下去二百三十升水。還有駱駝,要是撒開了喝,好家夥,十三分鐘就能灌下去一百一十五升水,這水量啊,都快趕上家裏一個半浴缸裝的水了。

要說水是生命之源啊,那可一點錯兒都沒有。

嘿,問題可就來了啊,地球上的水打哪兒冒出來的呢?地球都四十五億多歲嘍,這麽多年一直用水,這水會不會越用越少啊?要是真少了,上哪兒再整點兒水,來補上這些缺兒呢?

今兒個就著這些個問題嘮一嘮。

【地球上的水從哪裏來的?】

嘿,這個問題啊,答案有仨呢。

頭一個答案呢,就是外來說。

地球上的水啊,是從外太空弄來的,咋弄來的呢?最主要的法子就是彗星還有含水小行星哐哐撞地球的時候帶來的。

一提彗星啊,腦子裏頭就蹦出那些落到地球上的隕石來,黑不溜秋的石頭唄。這時候就忍不住犯嘀咕了,就這玩意兒,咋瞅都跟水扯不上關系呀。

嘿,您知道嗎?彗星啊,它主要可不是由啥石頭組成的。人家彗星的主要成分是水還有星際塵埃呢。就這麽個情況,彗星不管是一頭撞向地球,還是跟地球擦個邊兒溜過去,那都能給地球帶點水來。

還有些小行星啊,那裏面水分可不少呢。等這些小行星往地球這兒一撞,落到地上之後就成了咱們瞅見的隕石嘍。

要是小行星裏頭有水份呢,那水啊,能占到自個兒品質的0.5%到5%嘞。

要是碰著特殊的小行星,就像碳質球粒小行星那樣的,它帶的水啊,能占到自個兒品質的10%呢。

球粒小行星啊,在整個太陽系裏那可是最常見的主兒,差不多能占到86%呢。

說到這兒啊,就有個疑問冒出來嘍。

就算那些彗星和帶水的小行星把水帶到地球了,可問題是這麽多年了,也沒瞅見有多少隕石掉到地球上啊?這才能帶多少水呢?

科學家說出了倆緣故。

頭一個就是四十五億年吶,這麽老長的時間,一天天地積攢起來,那規模可不就有了嘛。

還有啊,平常人能瞧見落到地球上的隕石那只是一小點兒。實際上呢,地球每天都得跟小行星來一場「親密接觸」,然後隕石就哐哐往地上落,這事兒發生的次數可老多了。

科學家估摸啊,每天地球都得接收一百零二噸到一百零三噸那麽重的隕石呢,還得遭遇兩萬五千顆松松垮垮的小行星撞地球這種事兒。

再給大夥提個醒兒啊,有那麽些個科學家可不覺得地球每天就只接收一百來噸隕石呢。這數兒也太「小氣」了,照他們看啊,這個量得在一千噸到一萬噸之間才對。

講真的,翻到這個資料的時候,我下意識就往天上瞅了瞅,媽呀,可嚇人了!

所以啊,不管是哪個數據,都能表明地球每天被小行星撞擊的次數,那絕對是個嚇死人的數位。

就說咱現在瞅見的月球吧,也有科學家琢磨呢,在四十五億年以前啊,地球讓一個大玩意兒給狠狠撞了一下,就這麽著,被扯下的一塊飄到太空裏頭,慢慢就形成了月球。

嘿,還有那彗星呢。

聽人估算啊,每年掉到地球上的彗星冰塊,那得有上千萬顆呢。就這每一顆彗星冰塊啊,化了之後都能弄出一百噸水來。

您瞧,地球到現在都已經四十五億歲嘍。這麽一算吶,彗星給地球送來的水,好家夥,足有四百多億億噸呢!

嘿,地球的水是從外太空來的,這說法瞅著還挺靠譜呢。

靠譜不靠譜,那得講證據不是?後來研究的時候發現啊,彗星上的水和地球上的水,就化學成分來說,那是完全不一樣的。

所以呢,科學家們就又進一步琢磨了,他們尋思啊,地球先有了水之後,才慢慢有了生命。要是這水是隕石給帶來的呢,那肯定在地球剛形成的時候就掉到地球上啦。

科學家們跑到地幔裏找這種證據去了,找啊找啊,找了好些年,最後發現,地幔裏同位素的水平胡隕石裏同位素的水平,那是一點相似的地方都沒有。

得嘞,就這說法啊,頂多也就算個推測,還得有更多的證據來證明才行呢。

這個答案啊,就它引發的爭論,估摸還得持續好些年呢。

嘿,這就到第二個推斷嘍。

地球上的水啊,那可是太陽給「吹」出來的呢。

咋吹呢?使太陽風唄,這風可怪了,是好些等離子粒子湊成的,啥原子核都有,像氫原子核啊,氦原子核啥的。

這些玩意兒被太陽給吹到地球上來嘍,地球的大氣層裏可有老多電子了呢。

這不,電子和原子核一湊一塊兒啊,就成原子嘍,像氫原子啊,氧原子之類的。

水是由啥分子構成的呢?其實就是氫原子和氧原子唄。這麽著,經過各種各樣的化學反應之後啊,那些太陽風就變成地球上的水嘍。

估摸一下,這樣的水一年大概能有1.5噸上下呢。

最後一種推測呢,就是地球在孕育的時候,順手就把水給搗鼓出來了。

文章一開頭就提到了,星體剛形成的時候啊,不就是由各種各樣的塵埃和瓦斯湊一塊兒,最後就變成了星體,還有星體上形形色色的東西嘛。

水這不也是一種物質嘛,所以能形成水那是相當有可能的。

別的先不說,地球上的水啊,可不只是咱們能瞧見的那些,還有那地下水呢,這地下水咱也都知道。

嘿,您知道嗎?地球的內部啊,就連那熱乎得要命的巖漿裏,都藏著不老少的水資源呢!

科學家們估摸啊,深部巖漿裏含的水量,咋說也能抵得上地表大洋水的一半呢。

在地殼的下邊兒呢,有個地幔,這地幔可厚了,足足三千公裏呢。按推算啊,這地幔裏的水資源,要是都拿出來,能讓地球上的水量一下子多出兩倍來。

最後就輪到地核了。這地核啊,占了地球三分之一的重量呢。您猜怎麽著,這裏頭氫元素和氧元素可不少。在那高溫高壓的環境下,地核裏也有水,水的含量啊,居然比地幔裏的還多呢。

這幾年有個特驚人的發現,石英這玩意兒在地殼裏的時候化學性質可穩當了。可要是把它擱到地幔裏,地幔那地方有條件啊,一千四百度往上的高溫,還有兩萬倍大氣壓力呢,這時候石英就跟液態的氫起化學反應了。

末了就生成甲矽烷和水了。怪得很呢,這些生成的液態水會在石英裏頭待著,而且最多能禁得住二十萬個大氣壓力。

2014年的時候,這個實驗就做過嘍,真就是這麽回事兒。

這當然也是個假說呢,想要證據的話,估摸得把地幔開啟找找看嘍。

總結起來呢,這三種全都是假說。不過呀,好多科學家都覺得,彗星和小行星哐當一下撞到地球,這才是地球上水的主要來源呢。

【那麽地球上的水使用了這麽多年了,有沒有水從地球逃跑出去呢?】

科學家呢,從氣態水那角度來答這個事兒。

這能理解呀,咋說呢,氣態的水才有可能升到高空去嘛。

末了,科學家就從環境這邊開始觀察了。氣態水啊,大部份都在大氣層的低層待著呢,就是對流層唄。這對流層離地面也就十二公裏高,可從這兒往下的氣態水,好家夥,占了全部氣態水的99%呢。

咋就這麽說呢?

您知道嗎,對流層上部那溫度啊,低得很,才零下八十度呢。氣態水只要一跑到那地兒去,嘿,立馬就變樣兒了,要麽成液態水了,要麽幹脆就直接變成冰晶,然後就掉到地上了。

從對流層接著往上就到平流層嘍,平流層的頂上有個臭氧層呢,這臭氧層可厲害啦,能把紫外線給擋住。

臭氧層這玩意兒可怪了,它能把短波紫外線給吸進去,這麽一吸呢,自個兒溫度就蹭蹭往上升,就因為這個,這塊兒就被叫做逆溫層啦。

逆溫層啊,它有個本事,就是不讓大氣上下對流,就這麽橫,把大氣的對流給硬生生地堵住嘍。

逆溫層有個特點,它下部溫度低,上部溫度高。這麽一來呢,空氣的密度就從下往上慢慢變低了。水汽從對流層跑出來後,再想往上走,嘿,可難嘍。

逆溫層頂部再往上就是中間層啦,這中間層可有八十公裏厚呢。這地兒溫度低得很,水汽要是穿過了前兩層,到了這兒就會變成冰晶。

在高緯度地區的夏天呀,有時候一擡頭往上瞅,就能瞧見淡藍色的夜光雲呢。嗨,這夜光雲啊,實際上就是這塊兒的冰晶讓太陽光那麽一照,就這麽給照出來的。

中間層再往上呢,就是暖層啦,這暖層還有個名字叫游離層。這地兒的空氣密度那叫一個小啊,小到啥程度呢?只有地面空氣密度的百億分之一呢。

空氣密度不大,可溫度高得嚇人,足有一千度呢。

就因為這溫度高得離譜,再加上太陽光啊,還有各種各樣的宇宙射線啥的,跑到這兒來的氣態水其實都被游離啦,變成氫離子和氫氧根離子嘍,根本就沒水的影兒啦。

暖層的頂部呢,叫逃逸層。水分子啊,經過這一連串的作用之後,就算能到這個地兒,那數量恐怕也少得可憐。

逃逸層啊,那可是大氣層最外邊兒的地兒了,再往外一溜達,嘿,就進太空嘍。

要想順順當當跑到太空去,就得把地球的重力給克服嘍。咋克服呢?那得有個老快老快的速度才行,這樣才能成功逃逸出去。

說到這兒啊,這不就已經清楚了嘛,水汽想從地球跑掉,那根本就沒門兒啊。

嘿,這套方法可是地球花了四十五億年才搗鼓出來的呢。那在這方法還沒成之前啊,地球上的水會不會從地球這兒開溜呢?

這問題的答案啊,得從地球那兒找去。

地球都四十五億歲了,這麽長時間裏發生的那些事兒,誰能給記著呀?嘿,也就巖石有這本事,能給個答案。

得嘞,科學家們最後在阿卡斯塔片麻巖裏找著了唄,誰讓這是地球上最老的石頭呢。

一檢測,就發現巖石裏氫同位素、氘的含量跟現代海水的比例差老多了。

這也是地球水來自彗星和小行星碰撞沒被徹底推翻的一個重要原因呢。

然後呢,使點小手段把量出來的數據算一算,最後得出個結果:阿卡斯塔片麻巖那時候的水量跟現在地球上的水量差不離兒,可海水的總量變了,少了四分之一呢。

那減少的海水,跑哪兒去了呢?

這些年啊,科學家們可沒少琢磨馬利安納海溝。嘿,發現海底那些構造板塊正慢悠悠地撞來撞去呢。就這麽一撞啊,水就被吸到地球的老深老深的地兒去嘍。

那這些被吸進去的水,地球又會用啥法子給吐出來呢?到現在還沒個準信兒呢。