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地球之水哪里来
来源:生活百科全书 专题: 发布时间:10-28

  在太阳系里, 地球是颗得天独厚的天体, 它离太阳不近也不远;温度不太高也不太低;有稠密的大气层和丰富的水资源.据计算, 地球上的水的总量达到145 亿亿吨.它广布于地球的各个角落.江河湖海是它们的故乡;地下、大气、岩石和矿物中有它们的踪影;甚至在所有生物体中, 水几乎占有它们组成物质的三分之二.

  水使地球生机盎然, 水使地球生命能繁衍生息, 水带来了人类文明世界进步.当人们放眼宇宙时, 才发现地球与其他行星比较起来, 是那么特殊, 地球是唯一拥有液态水的行星.那么地球之水是从哪里来的呢?

  很多人这么认为, 地球之水与生俱来.

  太阳系形成假说——星云说认为, 地球和太阳系的各大行星, 均起源于一个原始星云——太阳星云.太阳星云的物质由三大类组成: 一类是气物质, 包括氦和氢, 占总重量的98.2% ;另一类是冰物质, 包括水冰、氨、甲烷、氧、碳、氮和氢的化合物, 含量约为1.4% ;再一类是土物质, 主要包括铁、硅、镁、硫等重元素与氧的化合物, 它们的数量在星云中只占0.4% .

  太阳星云起先是非常疏散的.在万有引力的作用下, 大的物质吸引小的物质, 最后在中间形成了太阳, 周围形成行星.在行星演化的漫长过程中, 由于受到中心天体——太阳热力和引力的影响, 气物质、冰物质和土物质的分配是不均匀的.它因距太阳远近不同而不同.地球离开太阳较近, 所以它主要由土物质组成, 也有少量的冰物质和气物质参与.其中参与组成的冰物质就成了地球上水的来源.

  科学家认为, 地球之水除与生俱来的外, 还通过自身的演化而不断地释放.例如在火山活动区和火山喷发时, 都有大量的气体喷出, 其中水蒸汽占75% 以上.还有, 地下深处的岩浆中, 也含有水分, 而且深度越大, 含水越多.除此以外, 和地球同宗同祖的陨石, 里面也含有0.5% -5% 的细微水分.由此可以证明, 在由土物质组成的地球中参与了一定数量的水.

  然而, 随着人们对火山研究的深入, 有人发现, 火山活动时释放的水, 并不是新生的水, 而是渗入地下的雨水.科学家是通过测定这些水的同位素以后才认识到这一点的.因此这种有根有据的说法无疑对`地球之水与生俱来'的假说是一种挑战.

  为了寻求地球之水的渊源, 有人把眼光投向了宇宙.他们说, 地球之水的主要来源是在地球形成之后, 从宇宙中添加进来的.

  1961 年, 有一位叫托维利的科学家提出了一个令人耳目一新的假说.他说, 地球上的水是太阳风的杰作.

  太阳风顾名思义就是由太阳刮起的风.当然这种风不是流动的空气, 而是一种微粒流或叫作带电质子流.太阳风的平均速度达每秒450 千米, 比地球上的风速高万倍以上呢! 当太阳风向近地空间吹来时, 绝大部分带电粒子流被地磁层阻挡在外, 少量闯进来的高能粒子马上被地磁场捕获, 并囚禁在高空的特定区域内.

  托维利认为, 太阳风为地球作出了有益的贡献, 那就是为地球送来了水.这话该怎样理解呢?

  托维利经过计算指出, 从地球形成到今天, 地球已从太阳风中吸收的氢总量达1.70×1023 克.若把这些氢和地球上的氧结合, 就可产生1.53×1024克的水.这个数字与现在地球上水体的总量145 亿亿吨十分接近.更重要的是, 地球水中的氢和氘含量之比为6700∶1, 这与太阳表面的氢氘比也十分接近.因此, 他认为地球之水是太阳风的杰作.

  但是, 反对这种意见的人提出了质疑: 水虽有可能来自太空, 却也在不断地向太空散逸.这是因为大气中的水蒸汽分子会在阳光的紫外线作用下发生分解, 变成氢原子和氧原子.

  氢原子由于很轻, 极容易摆脱地球的束缚, 飞向星际空间.据计算, 它的逃逸数量与进入地球的数量大致相等.因此, 他们认为, 如果地球之水光靠太空供给, 而自身没有来源的话, 地球不可能维持现有的水量.

  地球上每天都在接纳天外来客——陨石.这些来自太空的不速之客大部分是石陨石和铁陨石, 但也有一些是冰陨石.加入地球`家庭'的冰陨石究竟有多少? 它们对地球之水的贡献如何? 人们从未注意过, 也许认为它们的数量微乎其微, 无足轻重.

  不久前, 美国依阿华大学的科学家弗兰克提出一个论点.

  原来, 弗兰克在研究人造卫星发回的图像时, 对1981-1986 年以来的数千张地球大气紫外辐射图产生了兴趣.他发现, 在圆盘形的地球图像上总有一些小黑斑.每个小黑斑大约存在2-3 分钟.这些小黑斑是什么? 经过多次分析, 否定了其他一些可能之后, 他认为这些黑斑是由一些看不见的由冰块组成的小彗星, 撞入地球外层大气后破裂、融化成水蒸汽造成的.他还估计, 每分钟大约有20 颗平均直径为10 米的这种冰球坠入地球.若每颗可融化成水100 吨, 则每年即可使地球增加10 亿吨水.地球形成至今已有46 亿年历史, 这么算来, 地球总共可以从这种冰球上获得460 亿亿吨水, 是现在地球水体总量的三倍以上.即使扣除了地球历年散失掉的水分, 和在各种地质作用中为矿物和岩石所吸收, 以及参与生物体组成的水之外, 仍然绰绰有余.

  地球之水来自天外冰球的说法, 虽然有一定道理, 但也受到了挑战.一些研究者在对旅行者二号航天器拍摄的大量照片研究之后, 否定了大量冰球飞入地球的看法.因此, 地球之水从哪里来还没有定论.

 
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