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地球上的水用了45亿年,变少了吗?科学家从一块石头上找到了答案

2024-10-01科学

宇宙里各种各样的星体啊,最开始的时候呢,其实就是一堆尘埃和气体,就这么在不停地转啊转,温度还挺高的情况下,慢慢凝聚、坍塌,就这么形成了。

质量要是够大,温度也够高,那就形成像太阳那样能发光的恒星了;要是质量小得可怜,温度也不够,那就只能弄出像地球这样的星体喽。

地球和其他星球比起来,最大的特点是啥呢?

它孕育出了生命,水呢,就是这些生命开始的地儿。要是没了水,地球就跟火星似的,光剩下荒芜了,到处都是石头,再就是能把整个星球都盖住的暴风。

瞅瞅如今这地球,71%的地儿都让水给占了,叫地球啊,真有点名不副实,叫水球倒挺合适。

在这个星球上啊,所有的生物身上都有水呢。您瞧那新生儿,白白嫩嫩的,为啥呀?因为他们身体里的水含量能达到78%呢。成年人身体里的水就少点了,不过也有60%那么多。

嗨,各种植物的细胞里那可都有水呢。就说橡胶树吧,它身体里九成都是水呢。

再说了,这些生物每天都得补充水分呢。就像一棵橡树,它要是想长得顺顺当当的,一天就得咕嘟咕嘟喝下去二百三十升水。还有骆驼,要是撒开了喝,好家伙,十三分钟就能灌下去一百一十五升水,这水量啊,都快赶上家里一个半浴缸装的水了。

要说水是生命之源啊,那可一点错儿都没有。

嘿,问题可就来了啊,地球上的水打哪儿冒出来的呢?地球都四十五亿多岁喽,这么多年一直用水,这水会不会越用越少啊?要是真少了,上哪儿再整点儿水,来补上这些缺儿呢?

今儿个就着这些个问题唠一唠。

【地球上的水从哪里来的?】

嘿,这个问题啊,答案有仨呢。

头一个答案呢,就是外来说。

地球上的水啊,是从外太空弄来的,咋弄来的呢?最主要的法子就是彗星还有含水小行星哐哐撞地球的时候带来的。

一提彗星啊,脑子里头就蹦出那些落到地球上的陨石来,黑不溜秋的石头呗。这时候就忍不住犯嘀咕了,就这玩意儿,咋瞅都跟水扯不上关系呀。

嘿,您知道吗?彗星啊,它主要可不是由啥石头组成的。人家彗星的主要成分是水还有星际尘埃呢。就这么个情况,彗星不管是一头撞向地球,还是跟地球擦个边儿溜过去,那都能给地球带点水来。

还有些小行星啊,那里面水分可不少呢。等这些小行星往地球这儿一撞,落到地上之后就成了咱们瞅见的陨石喽。

要是小行星里头有水份呢,那水啊,能占到自个儿质量的0.5%到5%嘞。

要是碰着特殊的小行星,就像碳质球粒小行星那样的,它带的水啊,能占到自个儿质量的10%呢。

球粒小行星啊,在整个太阳系里那可是最常见的主儿,差不多能占到86%呢。

说到这儿啊,就有个疑问冒出来喽。

就算那些彗星和带水的小行星把水带到地球了,可问题是这么多年了,也没瞅见有多少陨石掉到地球上啊?这才能带多少水呢?

科学家说出了俩缘故。

头一个就是四十五亿年呐,这么老长的时间,一天天地积攒起来,那规模可不就有了嘛。

还有啊,平常人能瞧见落到地球上的陨石那只是一小点儿。实际上呢,地球每天都得跟小行星来一场「亲密接触」,然后陨石就哐哐往地上落,这事儿发生的次数可老多了。

科学家估摸啊,每天地球都得接收一百零二吨到一百零三吨那么重的陨石呢,还得遭遇两万五千颗松松垮垮的小行星撞地球这种事儿。

再给大伙提个醒儿啊,有那么些个科学家可不觉得地球每天就只接收一百来吨陨石呢。这数儿也太「小气」了,照他们看啊,这个量得在一千吨到一万吨之间才对。

讲真的,翻到这个资料的时候,我下意识就往天上瞅了瞅,妈呀,可吓人了!

所以啊,不管是哪个数据,都能表明地球每天被小行星撞击的次数,那绝对是个吓死人的数字。

就说咱现在瞅见的月球吧,也有科学家琢磨呢,在四十五亿年以前啊,地球让一个大玩意儿给狠狠撞了一下,就这么着,被扯下的一块飘到太空里头,慢慢就形成了月球。

嘿,还有那彗星呢。

听人估算啊,每年掉到地球上的彗星冰块,那得有上千万颗呢。就这每一颗彗星冰块啊,化了之后都能弄出一百吨水来。

您瞧,地球到现在都已经四十五亿岁喽。这么一算呐,彗星给地球送来的水,好家伙,足有四百多亿亿吨呢!

嘿,地球的水是从外太空来的,这说法瞅着还挺靠谱呢。

靠谱不靠谱,那得讲证据不是?后来研究的时候发现啊,彗星上的水和地球上的水,就化学成分来说,那是完全不一样的。

所以呢,科学家们就又进一步琢磨了,他们寻思啊,地球先有了水之后,才慢慢有了生命。要是这水是陨石给带来的呢,那肯定在地球刚形成的时候就掉到地球上啦。

科学家们跑到地幔里找这种证据去了,找啊找啊,找了好些年,最后发现,地幔里同位素的水平和陨石里同位素的水平,那是一点相似的地方都没有。

得嘞,就这说法啊,顶多也就算个推测,还得有更多的证据来证明才行呢。

这个答案啊,就它引发的争论,估摸还得持续好些年呢。

嘿,这就到第二个推断喽。

地球上的水啊,那可是太阳给「吹」出来的呢。

咋吹呢?使太阳风呗,这风可怪了,是好些等离子粒子凑成的,啥原子核都有,像氢原子核啊,氦原子核啥的。

这些玩意儿被太阳给吹到地球上来喽,地球的大气层里可有老多电子了呢。

这不,电子和原子核一凑一块儿啊,就成原子喽,像氢原子啊,氧原子之类的。

水是由啥分子构成的呢?其实就是氢原子和氧原子呗。这么着,经过各种各样的化学反应之后啊,那些太阳风就变成地球上的水喽。

估摸一下,这样的水一年大概能有1.5吨上下呢。

最后一种推测呢,就是地球在孕育的时候,顺手就把水给捣鼓出来了。

文章一开头就提到了,星体刚形成的时候啊,不就是由各种各样的尘埃和气体凑一块儿,最后就变成了星体,还有星体上形形色色的东西嘛。

水这不也是一种物质嘛,所以能形成水那是相当有可能的。

别的先不说,地球上的水啊,可不只是咱们能瞧见的那些,还有那地下水呢,这地下水咱也都知道。

嘿,您知道吗?地球的内部啊,就连那热乎得要命的岩浆里,都藏着不老少的水资源呢!

科学家们估摸啊,深部岩浆里含的水量,咋说也能抵得上地表大洋水的一半呢。

在地壳的下边儿呢,有个地幔,这地幔可厚了,足足三千公里呢。按推算啊,这地幔里的水资源,要是都拿出来,能让地球上的水量一下子多出两倍来。

最后就轮到地核了。这地核啊,占了地球三分之一的重量呢。您猜怎么着,这里头氢元素和氧元素可不少。在那高温高压的环境下,地核里也有水,水的含量啊,居然比地幔里的还多呢。

这几年有个特惊人的发现,石英这玩意儿在地壳里的时候化学性质可稳当了。可要是把它搁到地幔里,地幔那地方有条件啊,一千四百度往上的高温,还有两万倍大气压强呢,这时候石英就跟液态的氢起化学反应了。

末了就生成甲硅烷和水了。怪得很呢,这些生成的液态水会在石英里头待着,而且最多能禁得住二十万个大气压强。

2014年的时候,这个实验就做过喽,真就是这么回事儿。

这当然也是个假说呢,想要证据的话,估摸得把地幔打开找找看喽。

总结起来呢,这三种全都是假说。不过呀,好多科学家都觉得,彗星和小行星哐当一下撞到地球,这才是地球上水的主要来源呢。

【那么地球上的水使用了这么多年了,有没有水从地球逃跑出去呢?】

科学家呢,从气态水那角度来答这个事儿。

这能理解呀,咋说呢,气态的水才有可能升到高空去嘛。

末了,科学家就从环境这边开始观察了。气态水啊,大部分都在大气层的低层待着呢,就是对流层呗。这对流层离地面也就十二公里高,可从这儿往下的气态水,好家伙,占了全部气态水的99%呢。

咋就这么说呢?

您知道吗,对流层上部那温度啊,低得很,才零下八十度呢。气态水只要一跑到那地儿去,嘿,立马就变样儿了,要么成液态水了,要么干脆就直接变成冰晶,然后就掉到地上了。

从对流层接着往上就到平流层喽,平流层的顶上有个臭氧层呢,这臭氧层可厉害啦,能把紫外线给挡住。

臭氧层这玩意儿可怪了,它能把短波紫外线给吸进去,这么一吸呢,自个儿温度就蹭蹭往上升,就因为这个,这块儿就被叫做逆温层啦。

逆温层啊,它有个本事,就是不让大气上下对流,就这么横,把大气的对流给硬生生地堵住喽。

逆温层有个特点,它下部温度低,上部温度高。这么一来呢,空气的密度就从下往上慢慢变低了。水汽从对流层跑出来后,再想往上走,嘿,可难喽。

逆温层顶部再往上就是中间层啦,这中间层可有八十公里厚呢。这地儿温度低得很,水汽要是穿过了前两层,到了这儿就会变成冰晶。

在高纬度地区的夏天呀,有时候一抬头往上瞅,就能瞧见淡蓝色的夜光云呢。嗨,这夜光云啊,实际上就是这块儿的冰晶让太阳光那么一照,就这么给照出来的。

中间层再往上呢,就是暖层啦,这暖层还有个名字叫电离层。这地儿的空气密度那叫一个小啊,小到啥程度呢?只有地面空气密度的百亿分之一呢。

空气密度不大,可温度高得吓人,足有一千度呢。

就因为这温度高得离谱,再加上太阳光啊,还有各种各样的宇宙射线啥的,跑到这儿来的气态水其实都被电离啦,变成氢离子和氢氧根离子喽,根本就没水的影儿啦。

暖层的顶部呢,叫逃逸层。水分子啊,经过这一连串的作用之后,就算能到这个地儿,那数量恐怕也少得可怜。

逃逸层啊,那可是大气层最外边儿的地儿了,再往外一溜达,嘿,就进太空喽。

要想顺顺当当跑到太空去,就得把地球的引力给克服喽。咋克服呢?那得有个老快老快的速度才行,这样才能成功逃逸出去。

说到这儿啊,这不就已经清楚了嘛,水汽想从地球跑掉,那根本就没门儿啊。

嘿,这套方法可是地球花了四十五亿年才捣鼓出来的呢。那在这方法还没成之前啊,地球上的水会不会从地球这儿开溜呢?

这问题的答案啊,得从地球那儿找去。

地球都四十五亿岁了,这么长时间里发生的那些事儿,谁能给记着呀?嘿,也就岩石有这本事,能给个答案。

得嘞,科学家们最后在阿卡斯塔片麻岩里找着了呗,谁让这是地球上最老的石头呢。

一检测,就发现岩石里氢同位素、氘的含量跟现代海水的比例差老多了。

这也是地球水来自彗星和小行星碰撞没被彻底推翻的一个重要原因呢。

然后呢,使点小手段把量出来的数据算一算,最后得出个结果:阿卡斯塔片麻岩那时候的水量跟现在地球上的水量差不离儿,可海水的总量变了,少了四分之一呢。

那减少的海水,跑哪儿去了呢?

这些年啊,科学家们可没少琢磨马里亚纳海沟。嘿,发现海底那些构造板块正慢悠悠地撞来撞去呢。就这么一撞啊,水就被吸到地球的老深老深的地儿去喽。

那这些被吸进去的水,地球又会用啥法子给吐出来呢?到现在还没个准信儿呢。