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地球表面有大量的水。如果你从太平洋上空往下看,你会看到地球看起来像一个“水球”。据科学家估计,地球表面的水量高达130亿吨!如果将这些水平平均分配给地球上的所有人,每个人平均可以得到大约8亿吨。
正是因为有大量的液态水,地球才能孕育出所有的生命,包括我们人类。也让智商更高的人开始思考一个问题:地球哪里来的这么多水?
一般来说,这个问题有两种解释。一种是水来自地球之外,即来自天空,另一种是水来自地球本身,即来自地下。长期以来,科学家们一直试图弄清楚地球上的水是来自“天空”还是“地面”。让我们找出答案。
如上图所示,氢(H)、氦(he)、氧(O)、碳(C)是宇宙中排名前四的元素。因为氧的化学性质非常活泼,所以氧很容易与氢反应生成水(H2O),与碳反应生成二氧化碳(CO2)。也就是说,水和二氧化碳已经广泛存在于宇宙中。
但是宇宙中有大量的水,并不意味着地球形成的时候就有大量的水。
地球开始时没有现在这么大。根据“星云理论”,地球是由许多星云吸积而逐渐形成的,是一个由小到大的渐进过程。水是挥发性物质,也比较轻。所以当地球的质量不得不增长到一定程度的时候,它产生的引力就可以把水束缚住。
在地球最终形成之前,太阳已经形成并开始发光发热,其释放的能量会不断地将附近的水变成液体和气体,并将其驱赶到太阳系的外围。这个时候地球引力很小,只能看着大量的水离自己越来越远。当地球最终长到足以结合水时,它所在的区域几乎没有水了。
离太阳越远,温度越低。当被太阳赶走的水超过太阳系的“雪线”(很可能位于目前火星和木星的轨道之间)时,就会凝结成固体,从而变得容易吸积。所以“雪线”外的各种天体通常都有大量的水。
我们可以看到,按照这种说法,地球形成后极度缺水,但在太阳系外围却富含水。
正因为如此,科学家们大胆推测,地球上的水应该来自“天空”,即太阳系外围那些富含水的小天体,而其中最好的“候选者”当然是彗星(彗星,又称“脏雪球”,一般认为起源于太阳系外围的柯伊伯带和奥特星云,其含水量最高可超过50%)。
但“彗星理论”很快被泼了冷水,因为随后的观测数据显示,已知彗星中所含的水的同位素比例(氘氢比)与地球上的水完全不同,于是科学家们将目光投向了“第二候选”——太阳系中的小行星。
在地球形成的同时,太阳系中形成了大量的小行星。由于种种原因,它们最终没有吸积成更大的天体。直到现在,太阳系中仍然存在大量的小行星,主要分布在火星和木星轨道之间的“小行星带”中。
由于小行星的质量很小,其轨道很容易受到其他天体引力的干扰,所以地球会时不时地捕捉到一些“疯狂飞行”的小行星。当它们落到地球表面时,就变成了陨石。
通过对陨石成分的分析,科学家发现陨石中确实存在水(含水量约为0.99%至20%),并且存在一种广泛存在于太阳系中的“碳质球粒陨石”,其水的同位素比例与地球上的水非常接近。
已知迹象表明,太阳系内侧在大约38亿至41亿年前经历了一次“晚期大轰炸期”,在此期间,来自太阳系外围的大量小行星密集“轰炸”地球和月球。显然,此时的地球已经有了足够的引力来束缚水,因此有理由推测地球上的水很可能是在这个时期获得的。
因为“小行星理论”合理,有观测数据支持,所以获得了很多认可。然而,2014年,在澳大利亚西北部一个山区的岩石层中发现的锆石对“小行星理论”提出了挑战。
分析表明,这种锆石来自地球本身,距今已有44亿年的历史,这种锆石是混合岩浆与液态水反应形成的。换句话说,早在“晚期大轰炸时期”发生之前,液态水就已经在地球上存在了。
为什么会这样?简单解释就是水应该来自“地下”。这种观点认为,在太阳系形成之初,一些水可以以化学键、结晶水等多种形式存在于矿物中,这种矿物可以在地球形成过程中被增生。
随着原始地球的质量逐渐增大,能够吸收的物质越来越多,原始地球被撞击的频率也越来越高。物质的动能不断转化为热量,当热量积累到一定程度,原始的地球就变成了炽热的熔融星球。
在高温环境下,地球内部那些含水矿物中的水分会被释放出来,但此时地球引力已经可以将水分牢牢束缚,所以水在地球上是以水蒸气的形式存在空。
在接下来的时间里,地球终于清除了空其轨道上的大部分物质。经过频繁的碰撞,地球开始降温,逐渐形成原始地壳,水蒸气最终以液态水的形式来到地球表面,汇聚成地球上的原始海洋。
那么
目前上述的内容应该能够为大家解答出大家对于地球上的水是怎么来的(水从哪里来的)的疑惑了,所以如果大家还想要了解更多的知识内容,也可以关注本站其他文章进行了解哦。
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