2024-06-28 19:54 来源: 魅力科学君      发布于：四川省
众所周知，地球表面存在着大量的液态水，以至于地球表面有大约70%的面积都被由液态水构成的海洋覆盖。相关研究表明，早在40多亿年前，液态水就已经在地球上出现了，那么，地球上的水是哪来的呢？用了40多亿年，水变少了没有呢？下面我们就来聊一下这个话题。

根据科学界的主流观点，太阳系形成于一片巨大的原始星云，这被称为“太阳星云”，在大约46亿年前，“太阳星云”因为某种外界的扰动而发生了引力坍缩，在坍缩过程中，太阳首先在星云的中心位置生成，残余的物质则一边围绕着太阳运行，一边继续碰撞与吸积，最终演化成了太阳系中包括地球在内的众多天体。


从已知宇宙的元素丰度可以看到，构成水的氢元素和氧元素都是宇宙中很常见的元素，而由于氧元素的化学性质非常活泼，它们很容易与氢元素发生反应并生成水，因此我们不难推测出，在“太阳星云”之中，本身就含有大量的水。

然而，“太阳星云”中有大量的水，并不意味着地球在形成之初就一定可以拥有很多水。

对此，有一种观点认为，在太阳形成之后，它释放的能量会使其附近一定距离范围内的水都以水蒸气的形式存在，同时驱动着它们向外散逸，而地球的形成是一个从小到大的过程，只有在地球的质量增大到一定程度的时候，其产生的引力才可以束缚住水蒸气，所以在地球最终“成长”到可以束缚水蒸气之时，它所在的区域已经没有剩下什么水了。

也就是说，在地球形成之初，其实是非常缺水的，另一方面来讲，由于太阳的热辐射会随着距离的增加而不断减弱，当达到一定程度时，水就会被冻结成固态的冰，变得很容易吸积，因此那些形成于距离太阳更远的天体，通常都会含有大量的水。

所以该观点推测，地球上的水，应该主要来自于那些形成太阳系“外侧”的小天体（如小行星、彗星），毕竟早期太阳系可以说是一片混乱，经常会有小天体撞击地球，特别是在大约38亿至41亿年前的“后期重轰炸期”，这样的事件更是多得难以计数。

不过也有观点认为，原始的地球就已经有很多水了，其理由是，在太阳系形成之初，水会以“结晶水”的形式存在于多种矿物之中，而在地球的形成过程中，这种富含水的矿物是可以被大量吸积的。

随着原始地球的“个头”不断变大，大量的碰撞所产生的热量也在持续累积，其温度也越来越高，当达到一定程度时，这些矿物中的水就会被释放出来，并因为高温而以水蒸气的形式存在，而在这个时候，原始地球的质量已经足够大，其产生的引力已经可以将这些水蒸气牢牢的束缚在地球的上空。


在地球最终形成之后，其运行轨道上绝大部分物质都被“清空”，没有了频繁的碰撞，地球就开始持续降温，当温度降低到一定程度的时候，那些水蒸气就大量地凝结成液态水，进而降落到地球表面。

这两种观点哪种是正确的呢？近些年来，随着相关研究的深入，科学家发现这两种观点都有各自的证据支撑，所以科学界普遍认为，地球上的水应该是内源和外源共同作用的结果，不过就目前的情况来看，科学家并不确定到底是来自哪种渠道的水更多。

那么，地球上的水用了40多亿年，变少了没有呢？我们接着看。

正如前文所言，即使是水蒸气也会被地球的引力牢牢地束缚住。之所以会这样，其实是因为水分子的分子量较大，但问题是，水分子的内部结构并不是想象中那样稳定，只需一定的能量输入，就可以使其分解为氢和氧，由于地球的引力不足以束缚住氢，因此一旦出现这样的情况，氢就有可能从大气层顶逃逸，进而使地球上的水变少。


实际上，在地球自然界中就存在着可以将水分解的机制，比如说太阳的短波辐射（主要是紫外线）就有一定的概率直接将水“光解”氢气和氧气，除此之外，当地球上的海水通过岩石圈的缝隙渗入到地下深处时，有可能会与高温岩浆以及其中的结晶基岩发生一系列的反应，其净效应就是将水分解成氢气和氧气。

所以一个合理的推测就是，经过了40多亿年的漫长时间之后，地球的水应该是会变少的。实际情况也确实是如此，因为在过去的日子中，科学家已经通过地质记录、化学同位素变化、大气逃逸现象模拟和古气候模型等多方面研究估算出，现代地球的海洋体积相比40多亿年前缩小了26%左右。


幸运的是，现代地球的大气有21%都是氧气，而在富氧的环境中，即使是水被分解，其产生的氢气也很容易重新被氧化并生成水，因此与遥远的过去相比，现代地球上水的流失量是非常少的。

在此基础上，再加上地球在围绕太阳运行的过程中，也会时不时地从宇宙空间中捕获到一些水或者含氢的物质，从整体上来看，现代地球上的水可以做到动态的“收支平衡”，至少在未来的10亿年里，地球上的水都不会明显地减少，因此我们不必对此感到担心。返回搜狐，查看更多
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