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為什麽地球上的水用了40多億年,卻用不完?

2024-07-04科學

當我們仰望星空,思考宇宙的奧秘時,我們腳下的這顆藍色星球總以其獨特之處吸引著我們的目光。那浩瀚無垠的海洋,覆蓋了地球表面的大部份,它們從何而來?經歷了數十億年的滄桑變遷,這些水資源是否有所減少?讓我們一同揭開地球水的神秘面紗。

太陽系,這個我們賴以生存的家園,起源於一片巨大的原始星雲。這片星雲在重力的作用下塌縮,形成了太陽以及圍繞其旋轉的一系列行星。在這個過程中,氫和氧這兩個宇宙中極為常見的元素,在星雲中碰撞、結合,孕育出了無數的生命之源——水。

然而,地球在形成之初,並不像我們今天所看到的那樣擁有豐富的水資源。那時,太陽剛剛誕生,其釋放出的巨大能量使得地球附近的水主要以水蒸氣的形式存在,並不斷地向外 散佚 。直到地球逐漸長大,質素增加到一定程度,其強大的重力才能將水蒸氣牢牢地束縛在自身周圍。

那麽,地球上的水究竟是從何而來的呢?科學家們提出了兩種主要的觀點。一種觀點認為,地球上的水主要來自太陽系外圍的小天體,如小行星和彗星。在太陽系形成的初期,這些小天體頻繁地撞擊地球,為地球帶來了源源不斷的水資源。特別是在38億至41億年前的「後期重轟炸期」,這種撞擊事件更是數不勝數。

另一種觀點則認為,地球在形成之初就已經擁有了大量的水。這些水以「結晶水」的形式存在於各種礦物之中。隨著地球的不斷壯大和升溫,這些礦物中的水逐漸被釋放出來,形成了大氣中的水蒸氣。最終,在地球冷卻的過程中,這些水蒸氣凝結成了液態水,匯聚成了今天的海洋。

盡管地球上的水來源多樣,但我們也必須意識到,水並不是一成不變的。在漫長的地質歷史中,地球上的水經歷了無數次的迴圈和變遷。

水分子本身並不穩定。在太陽的短波輻射下,水分子有可能被分解為氫氣和氧氣。而由於地球的重力無法束縛住輕的氫氣,這些氫氣就會從大氣層頂逃逸到太空,導致地球上的水逐漸減少。

地球內部的高溫環境也是導致水減少的一個重要因素。當地下的海水滲入到巖石圈深處時,它們會與高溫的巖漿和結晶基巖發生反應,從而被分解為氫氣和氧氣。這個過程雖然緩慢,但在數十億年的時間尺度上,其影響卻是不可忽視的。

幸運的是,地球上的水迴圈並沒有因此而停止。在富氧的大氣環境中,即使水被分解為氫氣和氧氣,這些氫氣也能很快被重新氧化並生成水。此外,地球在圍繞太陽執行的過程中,還會不時地從宇宙空間中捕獲一些水或含氫的物質,從而補充了地球上的水資源。

透過地質記錄、化學同位素變化等多方面的研究,科學家們估算出,現代地球的海洋體積相比40多億年前已經縮小了約26%。這似乎表明,地球上的水確實在減少。

我們也無需因此感到擔憂。因為地球上的水迴圈是一個動態的過程,它在不斷地消耗和補充之間尋找著平衡。而且,隨著科學技術的不斷進步,我們相信人類有能力更好地理解和保護這個脆弱的水迴圈系統。

地球上的水是一個充滿神秘和魅力的話題。它見證了地球的滄桑變遷,也孕育了萬千生命。在未來,讓我們攜手努力,共同守護這顆藍色星球的寶貴水資源吧!