都說水是不可再生資源,可為什么地球幾十億年了還是被海洋覆蓋?謝謝邀請(qǐng) 。誰說過“水是不可再生資源”?如果真有人這樣說,那我可以告訴你:只有科盲才這樣說!地球之所以能夠孕育生命,最重要的原因是水能夠同時(shí)以固態(tài),液態(tài)和氣態(tài)存在并不斷循環(huán) 。正是上述水三態(tài)的周而復(fù)始的循環(huán),奠定了包括人類在內(nèi)的多種多樣的生命形式的存在和發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 。rr地球上的水會(huì)被天然消耗,因?yàn)榇髿庵袣?、氧和水蒸氣可能逃逸出地球,造成水以及形成水的元素的流?。但對(duì)于地球來說,這個(gè)流失的速率非常低,因此地球基本上保持了水分 。不像火星和金星,基本上已經(jīng)被吹干了 。但地球上的水是否能夠被稱為“不可再生資源”這個(gè)問題還值得商榷 。這里我們得先了解地球上的水是從哪里來的?或者說,怎么來的?上圖:太陽系各大含水天體的表面海洋水量對(duì)比 。實(shí)際上地球的水并不算多 。地球上的水怎么來的?看看地球與附近其他巖石行星相比,最惹眼的差別就是水 。那么,地球上70%的表面是如何被這種必不可少的生命成分所覆蓋的呢?這個(gè)問題實(shí)際上也是科學(xué)界激辯論的問題 。有兩種流行的理論:一種是地球形成時(shí)就有太初水,因?yàn)闅怏w和塵埃星云(稱為原初太陽星云)中將會(huì)有冰,最終形成太陽并在大約45億年前形成地球 。根據(jù)這種理論,這些太初水仍留在地球上,不僅僅以地表水的形式存在,而且還可能通過地球的地幔層進(jìn)行循環(huán) 。從這種理論來看,地球的水似乎是幾乎不可再生的 。第二種理論認(rèn)為,地球、金星、火星和水星與原始太陽星云的距離足夠近,以至于它們中的大部分水都會(huì)被熱量蒸發(fā)掉 。這些行星在巖石中幾乎沒有水形成 。以地球?yàn)槔?,?dāng)形成月球在某行星與原始地球碰撞發(fā)生時(shí),會(huì)導(dǎo)致更多的水蒸發(fā)到太空 。在這種情況下,海洋不是由天然形成的,而是由富含冰的小行星(稱為碳質(zhì)球粒隕石)提供的 。但從這種理論來看,隕石是常有的,那么地球上的水可以隨時(shí)從小行星當(dāng)中獲得,雖然量不大,但“收入”還是有的 ??茖W(xué)家可以通過觀察自然界中存在的兩種氫同位素或具有不同中子數(shù)量的氫同位素的比率來跟蹤地球水的起源 。一種是普通氫,其原子核中只有一個(gè)質(zhì)子,另一種是氘,也稱為“重”氫,它具有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子 。地球海洋中氘與氫的比率似乎與小行星非常接近,小行星通常富含水和其他元素,例如碳和氮,而彗星不同 。(小行星是繞太陽運(yùn)行的小型巖石體,而彗星則主要由冰構(gòu)成,有時(shí)被稱為臟雪球,它們釋放出氣體和灰塵,被認(rèn)為是太陽系形成過程中的殘余物 。上圖:隕石EET 83309包含蛋白石的微小碎片,這些蛋白石需要水才能形成 。在此反向散射電子圖像中,一個(gè)狹窄的蛋白石邊緣圍繞著明亮的金屬礦物包裹體 ??茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了隕石中的蛋白石,這些蛋白石起源于小行星(它們很可能是從小行星上脫落的碎片) 。由于蛋白石需要水才能形成,因此這一發(fā)現(xiàn)是水從太空巖石中流出的另一個(gè)跡象 。上述兩個(gè)證據(jù)將有利于水的小行星的起源 。另外,氘在太陽能系統(tǒng)中的聚集分布的位置往往比氫更遠(yuǎn),因此在太陽系外部區(qū)域形成的水往往富含氘 。最重要的是,與木星、土星、天王星和海王星的冰衛(wèi)星,甚至是與太陽系的那些大型氣體行星相比,行星內(nèi)部巖石所容納的水(相對(duì)于其質(zhì)量)相對(duì)較少 。這個(gè)事實(shí)支持這樣的想法,即太陽系內(nèi)圈系統(tǒng)中的水蒸發(fā)了,而外圈系統(tǒng)中的水沒有蒸發(fā) 。地球也是如此,但如果水在地球上蒸發(fā)了,則必須從默寫其他地方進(jìn)行補(bǔ)充,否則地球就會(huì)被太陽風(fēng)“吹干” 。小行星就是可靠的“水源” 。并且事實(shí)表明富含水的小行星在系統(tǒng)的外圍很豐富 。更多支持證據(jù)來自于2007年發(fā)射的NASA DAWN航天器,它在谷神星和灶神星上發(fā)現(xiàn)了水的跡象,谷神星和灶神星是位于火星和木星之間的主要小行星帶中的兩個(gè)最大的天體 。上圖:這張來自美國國家航空航天局(NASA)的“黎明”探測(cè)器的谷神星的偽彩色圖像突出顯示了整個(gè)矮行星表面物質(zhì)的差異 。地球的水來源很復(fù)雜我們的地球是依靠小行星來灌溉的嗎?如果是這樣,那么在過去的數(shù)十億年中,海洋中的同位素比率必須保持不變 。但情況不是這樣的? 英國格拉斯哥大學(xué)的行星科學(xué)家Lydia Hallis認(rèn)為,地球早期存在的氫比現(xiàn)在少 。氫同位素的比率發(fā)生了變化,因?yàn)樵诘厍虻脑缙跉v史中,來自太陽的輻射加熱了氫和氘 。氫更輕,更可能飛到外太空,留下更多的氘 。另外,在最近幾年中,更新的模型似乎表明地球形成時(shí)會(huì)保留大量的水,而且海洋存在的時(shí)間可能比任何人想象的都要長 。哈利斯和她的同事研究了加拿大古代巖石(地球上一些最古老的巖石)中的氫同位素比 。同位素比看起來不像小行星,而更像人們希望從該地區(qū)的早期太陽星云中獲得的水——這些最古老的巖石中的普通氫更多,氘更少 。但是目前我們的海洋中氫氘比例看起來更像是小行星 。這似乎表明最近幾十億年發(fā)生了一些變化 。該研究于2015年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上 。如果地球的海洋是由我們自己星球上的水而不是小行星形成的,那么這將為行星科學(xué)家解決一些問題 。為什么地球似乎首先擁有這么多的水 。為什么一旦地球具有固體表面,生命就這么快地出現(xiàn)了,而眾所周知生命是需要水的 。除了Hallis的工作外,其他科學(xué)家還研究了如何內(nèi)部水是如何循環(huán)的 。2014年,俄亥俄州立大學(xué)地球科學(xué)副教授溫迪·潘內(nèi)羅(Wendy Panero)和博士生杰夫·皮格特(Jeff Pigott)提出了一種理論,即地球的水循環(huán)是由內(nèi)部的水(地幔巖石中的水)和地表水構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成的 。通過板塊構(gòu)造,水一直在供給我們的海洋 。他們研究了石榴石,發(fā)現(xiàn)它可以與另一種稱為林伍德巖的礦物一起發(fā)生作用,將水輸送到地球內(nèi)部,這些水隨后會(huì)隨著地幔物質(zhì)的循環(huán)而上升 。上圖:水的地幔循環(huán) 。使情況復(fù)雜化的是,這些假設(shè)都不是互斥的 。小行星可以為地球輸送水,而有些水則可能來自地球內(nèi)部 。問題是各自貢獻(xiàn)了多少“水分”?!仍然是未解之謎 ??偨Y(jié)了解了這些,仍然不能完全回答地球上的水是否是“不可再生”的 。但起碼我們大致知道了為什么地球上的海洋能夠繁榮幾十億年 。這個(gè)現(xiàn)狀是自然的常態(tài),但確實(shí)地球生命的幸運(yùn) 。
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