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地球的水用了40多亿年, 有没有变少? 科学家在一块石头上找到答案

水作为生命之源,属于人类生存无法离开的物质之一,你长期不吃饭或许不会饿死,但是长期不补充水,那就极有可能会面临死亡。既然水对我们如此重要,那么实时监控它的变化也很重要了。

水是生命之源

所以,地球上的水用了40多亿年,变少了吗?关于这个问题,科学家在一块石头上找到了答案,就让我们一起来看看吧!

地球水资源

首先咱们先来简单了解一下地球水资源的情况,我们常说水资源的时候,往往只会提到淡水资源,毕竟海水对我们来说齁咸,实在是难以利用。不过当统计地球上的水时,还是要把海水也算在其中的。

地球的水资源丰富

如果这样来算的话,地球上约75%的面积上都覆盖着水,这些水的总体积可以达到13亿8600万立方千米。不过淡水和海水在这之中占的比值差异也非常大,淡水只有3500万立方千米左右,属实是非常少了。

研究人员发现,如果把地球上所有的水甚至动物和人身体里的水都收集起来,将能形成一个直径为1385公里的“水球”,这些水的体积将有13.86 亿立方公里。在地图上看,这个蓝色水球的直径只相当于上海到重庆的直线距离。

地球水资源的组成

当然生活在海里的生物并不在意这一点,因为海水对它们而言才是最好的,所以实际上人类相较于这些动物来说,反而是更缺水的那一方。这些年,关于淡水浪费和保护的问题,经常被提起。

海洋动物习惯了咸咸的海水

而从地球诞生之初到现在,已经过去40多亿年了,这期间消耗水的生物可不只有人类,还有曾经出现在地球上的各种生物。那么,经过这样漫长的岁月,地球上的水发生了怎样的变化呢?

一块石头揭露答案

刘慈欣曾在《三体》当中写道“把字刻在石头上”的话,表明了在沧海桑田的变迁之后,依旧能够保留住的部分证据可能只有石头了。

像如今地质学家、科学家在研究地球历史的时候,也会寻找一些古老的石头,用特定的方法,让其告诉我们答案。

古老的石头

而关于地球水变化的问题,我们也从石头上发现了端倪。原来,科学家在西格陵兰岛上发现了一块古老的岩石,通过放射性元素的衰变性,得出了这块岩石应该有42亿年左右的历史,并为其命名为“阿卡斯塔片麻岩”。

据悉,这块石头在那个古老的年代,曾经被水覆盖过。

阿卡斯塔片麻岩

从这块岩石的外表就能看出,它的表面有蛇纹状的花纹,而蛇纹石化作用本身是一种水岩反应,在这个过程中会产生氢气。

它常常出现在不同的地质构造环境中,比如大洋底、大洋中脊或者俯冲带。一般的蛇纹岩全岩当中会含有15%到16%左右的水含量,其中水含量的高低往往代表它的蛇纹石化程度。

蛇纹石化常常出现的环境

可见,这块古老的石头在过去应该充分地吸取了海水,然后在漫长的岁月中虽然丢失了一部分,但是仍然保留了海水中的部分元素,比如此前因为可控核聚变声名鹊起的氘,以及另一个氢的同位素氕。

氢元素的同位素

科学家通过计算这两兄弟在岩石当中的含量,再根据建立的相关理论模型,得出了地球水变化的结论。在这些年间,地球海洋水的总量可能少了近26%,这就代表着在这个周期之内,地球的水确实是一直都在减少的。

许多人可能表示,即使这个数字看起来并不少,但是这可是40多亿年的周期啊,所以人类应该不用多担心,毕竟我们的文明可能存在不了这么久。再说等地球水资源出现危机的时刻,人类肯定是要举家搬迁的。

地球水一直在减少

这样说确实没什么问题,并且地球可是存在水循环系统的,所以并不代表我们看到的“消失的水”,就真的消失了,它们也许会以另一种形态重回我们身边。

值得一提的是,从在地球的演化史来看,大部分科学家都认为冥古宙时期,地球是一个熊熊燃烧的火球,表面全都是岩浆。既然这样,后来的水又是起源于哪里呢?水的存在经历了怎样的变迁?

冥古宙时期的地球

地球水从何而来?

对于地球水到底从何而来的问题,学术界一直都争论不休,有人认为水是地球生来自带的,它储存在多孔岩石当中,这就意味着我们拥有一片巨大的地下海洋。

也有人认为水应该是从地球之外而来的,可能在几十亿年前地球下了一场时间很长的“彗星雨”,这些宇宙中的脏雪球将水带到了地球上。

中国科学院国家天文台研究员郑永春博士表示,彗星,其成分是水和星际尘埃,撞击地球会带来大量的水。而有些富含水的小行星降落 到地球上成为陨石,也含有一定量的水,有的可达10%以上,其中碳质球粒陨石含水更多。

彗星

当然,也有观点认为,在地球形成的初期,我们的原始大气中的氢和氧在化合之后变成了水,而这些水蒸气到了一定的含量时成功凝结,最终形成降水。这种观点,与如今地球的水循环关系更为密切,毕竟现在的地球也会通过这种方式维持良好的水汽循环。

水汽凝结成雨

至于第一种水储存在多孔岩石当中,其实就与科学家找到的阿卡斯塔片麻岩然后研究曾经的水含量有着相似的关系。

他们研究了诸多看起来十分干燥的岩石,然后发现许多的氢原子被锁在了岩石的空隙和晶体当中,在这种情况下,岩石接触到氧,就可能发生化合反应。

研究人员解释说,杂散的氢原子可能只构成了地幔岩的很小一部分,但鉴于地幔占地球体积的80%以上,这些杂散的原子意味着能够形成大量的水。

地幔岩

总之,各种理论各有各的道理,而水到底来源于哪里是没有定论的。并且地球在最初确实不像如今这样,就已经拥有了汪洋,可以说水的演化和地球的演化息息相关。

一般认为,在地球刚形成时,许多由氢、氦气体以及固体尘埃,聚集在了一起,成为了地核,然后通过收缩挤压,较重的物质留在了中心,轻的则被挤了出来。

这之后,在这个物质聚合的过程中,地表的温度也跟着进一步升高,使得浮在表面上的较轻气体逃逸到了宇宙之中。

在经历了这些之后,随着地壳冷却,引力增强,火山喷出的气体虽然仍有逃逸,但是大部分都留在了原始的大气当中,比如甲烷、氮气、二氧化碳、水蒸气等。

地球水与地球演化同步进行

而当大气的水蒸气非常充足之后,就会变成云,然后促成降雨,最终形成了地球上的水。需要注意的是,这么多水肯定不是三两天就能积攒够的,所以这应该是几十亿年间一个非常漫长的过程。

可见,地球能够拥有充足的水资源,是因为在漫长的演化当中掌握了“水循环”的密码。如果说没有水循环,那么那些被喷发出来的气体,就无法转化成水重回地面,而地球的水资源也不会在这漫长的时间内得到补充。

地球的水循环

虽然从根本来说,地球上的水还是有所减少的,但是毕竟咱们是宇宙中典型的“蓝星”,所以失去这些水还是不足为惧。

不过这不代表着我们不需要警惕,开始保护水资源,因为上文中提到了,地球上的水是挺多,但是淡水占有的份额实在是太少了。

保护淡水资源

海洋生物可能不在乎淡水够不够用,但人类必须重视这一问题。因为地球上的淡水资源十分稀少,其中68.6%位于极地和高海拔地区的冰川和冰盖,剩下的30.1%为地下水,我们平时看到的地表径流和湖泊只占地球淡水资源总量的1.3%左右。

淡水十分紧缺

因此,地球的淡水资源非常珍贵,更不用说在人类这些年的消耗,使得地下水和湖泊水的体量都发生了变化。

别看咱们有水循环系统,但是如果未来发生了较大的气候变化或者污染,那么淡水资源的循环将会受限,人类可能会陷入“无水可用”的境地。所以,保护水资源要从每个人做起。

posted @ 22-07-04 03:25  作者:admin  阅读量:

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