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地球之水哪里来


时间:2004-11-29   阅读1515次

     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?是与生俱来的吗
    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,地球之水除生与俱来的外,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。
    是太阳风带来的吗
    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。这话该怎么理解呢?
    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,飞向行星际空间。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。是太空冰球提供的吗
    地球上每天都在接纳天外客人——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。若每颗可融化成冰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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