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水从哪里来?

2020-06-24

农村青少年科学探究 2020年4期
关键词:太阳风彗星陨石

当宇航员遨游在太空中时,他们眼里的地球母亲恰似一颗水球,大片大片蓝色的海洋之中,漂浮着我们叫做各大洲的“小岛”!我们知道,地球海洋的面积要占到总面积的71%,如果将看起来属于陆地的南北极冰山也算进来的话,地球上的水分布的面积不会低于80%。那么如此多的水是从哪里来的呢?是地球本身就有的,还是来自其他地方?

一、月球送水说

对于太阳系的八大行星来说,给我们的感觉就是一个词:干燥!比如我们地球周围的水星、金星和火星这三颗行星,没有一颗不是干涸的炼狱,表面根本就看不到有水的迹象。天文学家们已经找到了原因:45亿年前太阳系刚刚形成的时候,由于靠近太阳的区域非常炎热,像水这样容易蒸发的物质就更多地被吹送到太阳系外围去了,所以处于太阳系外围的天王星和海王星,就聚集了大量的水,它们的质量动辄是地球的十多倍,其成分大部分都是水!不过因为远离太阳,它们的温度非常低,因此这些水绝大部分是以冰的形式存在的,所以它们又被形象地称为“冰巨行星”。而近一些的土星和木星等气态巨行星,其周围众多卫星的含水量也都超过了地球,甚至包括薄薄的土星环,它的含水量也远远多于地球。所以在太阳系外围,有很多“湿”的物质,而在我们所处的太阳系内部,则更多的是“干”的岩石。

可是说到现在也没有月球的什么事啊!别急,接下来就是月球登场的时刻了。在45亿年前,来自太阳系外围的一颗火星大小的行星“忒伊亚”,受木星或火星影响,轨道变得不稳定,因而和地球发生了惊天大碰撞。“忒伊亚”撞击地球时,一部分物质进入太空轨道形成了月球,另一部分则留在了地表和地幔里,于是将大量太阳系外围的水带到了地球上。

这可不是什么科幻片,而是有着丰富的证据的。我们知道地球一直在接受着来自太空的陨石的洗礼。研究表明,落到我们地球上的陨石大致可分为两种:一种是来自太阳系外围的富含水的“碳质”陨石;另一种是来自太阳系内部的干燥的“非碳质”陨石。经过科学家们测定,两种陨石中含有的钼同位素的比例是非常不同的,因而可以据此区分碳质陨石和非碳质陨石,进而知道它们究竟是来自太阳系外围还是太阳系内部。

科学家为此又测量了地球上钼同位素的组成,结果表明,它们的比例介于碳质陨石和非碳质陨石之间,这意味着地球上的一部分钼是来自太阳系外围的。因为钼是一种亲铁元素,地球早期的钼大多和铁一起沉入了地心,而地球上的钼更多应该是来自地球形成的后期阶段。由于地幔里的这些钼已可证明是来自太阳系外围,那么“忒伊亚”就是来自于太阳系外围的“水的搬运工”。

二、太阳送水说

也有科学家认为,源源不断的太阳风给我们送来了甘露。太阳风是一种连续存在,以200千米/秒~800 千米/秒的速度高速运动的物质。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子(氢原子核)和电子等组成的,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以我们称它为“太阳风”。在不是来自于太阳的情况下,这种带电粒子流也常被称为“恒星风”。我们知道,氢和氧结合生成水。根据推算,从地球诞生到现在,地球吸收太阳风的总量达1.70×1023克。如果这些氢全部与地球上的氧结合,可以产生1.53×1024克的水,这与目前地球上总水量145亿吨的数字十分接近。

三、彗星送水说

科学家们的脑回路向来就是复杂的,他们中还有一些人认为地球上的水来自于彗星,因为在太阳系中很早之前就有了液态水的存在,而且这些水与岩石以及尘埃慢慢成为了彗星,当大量彗星撞击地球的时候,就给地球带来了大量的水资源。此外,他们还认为这些彗星中不仅含有水,而且还具有形成原始生命所必需的元素。

你还别说,这样的观点也是有着足够的证据的!人类成功登月后,采集回了大量月岩样本,其中包含着形成于撞击事件中的岩石。当人们把算出的撞击事件年龄画上时间坐标时,发现它们并非均匀地分布在每段时间轴上,而是异常集中于38 亿年前这个界限左右。也就是说,现在月亮上那些密密麻麻的陨石坑,绝大多数都是在38亿年前左右形成的,形成于其他时间的则非常少。正好,38亿年前也是地球的熔融表层开始凝固为固态岩石的时代。当时,熔融的炽热地表将无数彗星带入地球的水分蒸发,富集在原始的大气中。而随着地表的冷却,水分开始从大气中凝固,全球尺度的无尽豪雨从混沌的原始大气中倾泻而下,冲刷着地球新生的地表,也创造出原始的大地与海洋。

四、地球藏水说

还有科学家认为,地球表面的水不是外来的,它完全来自于地球内部。因为地球内部有大量的水,且早期的地壳不稳定,火山喷发,地壳运动,将地球内部的水释放了出来,形成了地表海洋。

为了证明这种观点,科学家们用地震波对地球内部进行探测,发现横波在地下2900 千米处完全消失。科学家们据此判断地核基本是由液体组成,地心深处有着巨大的海洋,水的含量比地表还要多。

在世界各地的史前传说中,都有着关于大洪水的记忆,比如“诺亚方舟”和“女娲补天”。可能很多人认为,这些几乎淹没地表的大洪水只不过是一些传说,并不是真的,但科学家研究后发现,一些考古发现的远古遗迹都证明,史前大洪水有可能是真的。

试想一下,淹没整个陆地所需要的水量是很庞大的,靠地表的海洋面积是不可能爆发全球大洪水的,唯一的解释就是来自地下。不知何原因,地底世界的水大量涌出了地表,造成了全球大洪水,不过后来这些水又回到了地底深处。

当然,地球上的水究竟从哪里来,还有着各种不同的版本,归纳起来无非就是两种:自生或者外来。不过更重要的是,地球与太阳之间恰到好处的距离所营造的温度环境以及合适的引力,是这些水没有逃逸出大气层的根本保证。否则地球也会像太阳系内部的其他行星一样,败家子般地挥霍完大自然恩赐的充沛水量,或者像太阳系外围那些守财奴般的行星一样,将这些本该灵动的水冻结成冰原或者冰山,那样就不会有今天这样一个生命丰富多彩的地球生态系统,也就不要奢望有我们这样善于思考的脑袋提出一个个关于地球水源的猜想了。

最后我们用一句先知先觉的古诗结束今天的讨论吧:黄河之水天上来!

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