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地球上的水是怎么来的(水从哪里来的-)
地球,太阳系,小行星地球上的水是怎么来的(水从哪里来的-)
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
地球表面有大量的水。如果你从太平洋上空往下看,你会看到地球看起来像一个“水球”。据科学家估计,地球表面的水量高达130亿吨!如果将这些水平平均分配给地球上的所有人,每个人平均可以得到大约1.8亿吨。
正是因为有大量的液态水,地球才能孕育出所有的生命,包括我们人类。也让智商更高的人开始思考一个问题:地球哪里来的这么多水?
一般来说,这个问题有两种解释。一种是水来自地球之外,即来自天空,另一种是水来自地球本身,即来自地下。长期以来,科学家们一直试图弄清楚地球上的水是来自“天空”还是“地面”。让我们找出答案。
如上图所示,氢(H)、氦(he)、氧(O)、碳(C)是宇宙中排名前四的元素。因为氧的化学性质非常活泼,所以氧很容易与氢反应生成水(H2O),与碳反应生成二氧化碳(CO2)。也就是说,水和二氧化碳已经广泛存在于宇宙中。
但是宇宙中有大量的水,并不意味着地球形成的时候就有大量的水。
地球开始时没有现在这么大。根据“星云理论”,地球是由许多星云吸积而逐渐形成的,是一个由小到大的渐进过程。水是挥发性物质,也比较轻。所以当地球的质量不得不增长到一定程度的时候,它产生的引力就可以把水束缚住。
在地球最终形成之前,太阳已经形成并开始发光发热,其释放的能量会不断地将附近的水变成液体和气体,并将其驱赶到太阳系的外围。这个时候地球引力很小,只能看着大量的水离自己越来越远。当地球最终长到足以结合水时,它所在的区域几乎没有水了。
离太阳越远,温度越低。当被太阳赶走的水超过太阳系的“雪线”(很可能位于目前火星和木星的轨道之间)时,就会凝结成固体,从而变得容易吸积。所以“雪线”外的各种天体通常都有大量的水。
我们可以看到,按照这种说法,地球形成后极度缺水,但在太阳系外围却富含水。
正因为如此,科学家大胆推测,地球上的水应该来自“天空”,也就是太阳系外那些富含水的小天体,而其中最好的“候选”当然是彗星(彗星也叫“脏雪球”)。一般认为它们起源于太阳系外的柯伊伯带和奥特星云,含水量最高可超过50%)。
但“彗星理论”很快被泼了一盆冷水,因为随后的观测数据显示,已知彗星所含的水的同位素比例(氘氢比)与地球上的水完全不同,于是科学家们将目光投向了太阳系中的“第二候选”3354小行星。
在地球形成的同时,太阳系中形成了大量的小行星。由于种种原因,它们最终没有吸积成更大的天体。直到现在,太阳系中仍然存在大量的小行星,主要分布在火星和木星轨道之间的“小行星带”中。
由于小行星的质量很小,其轨道很容易受到其他天体引力的干扰,所以地球会时不时地捕捉到一些“疯狂飞行”的小行星。当它们落到地球表面时,就变成了陨石。
通过对陨石成分的分析,科学家发现陨石中确实存在水(含水量约为0.99%至20%),并且存在一种广泛存在于太阳系中的“碳质球粒陨石”,其水的同位素比例与地球上的水非常接近。
已知迹象表明,太阳系内侧在大约38亿至41亿年前经历了一次“晚期大轰炸期”,在此期间,来自太阳系外围的大量小行星密集“轰炸”地球和月球。显然,地球此时已经有足够的脚了。
够的引力束缚住水,所以有一个合理的推测就是,地球上的水很可能是在这段时期里得到的。由于“小行星说”合情合理,并且有观测数据的支撑,因此得到了很多认同,但在2014年的时候,一块澳洲西北山区岩石层中发现的锆石,却让“小行星说”遭到了挑战。
分析结果显示,这块锆石来自于地球本身,距今已有44亿年的历史,而这种锆石则是形成于混合岩浆与液态水发生的反应。也就是说,早在“后期重轰炸期”发生之前,地球上就已经存在着液态水了。
为什么会这样呢?一个简单的解释就是,这些水应该是来自于“地下”。该观点认为,在太阳系形成之初,有一些水能够以化学键、结晶水等多种形式在于矿物中,而这种矿物是可以在地球形成的过程中被吸积的。
随着原始地球的质量逐渐增大,其能够吸积的物质也越来越多,原始地球遭到的撞击也越来越频繁,物质的动能不断地转变成热量,当热量积累到一定程度的时候,原始地球就变成了一颗炽热的熔融星球。
在高温的环境下,地球内部的那些含水矿物中的水就会释放出来,但此时地球的引力已经可以牢牢地将这些水束缚住,所以这些水就以水蒸气的形式存在于地球上空。
在接下来的时间里,地球最终清空了其运行轨道上的绝大多数物质,没有了频繁的碰撞之后,地球开始不断降温,并逐渐形成了原始的地壳,而这些水蒸气也最终以液态水的形式来到地球表面,并汇聚成地球上的原始海洋。
那么上述的观点哪一种才是对的呢?其实我们可以这样理解,上述的观点应该是可以兼容的,也就是说,地球上130亿亿吨的水,是由多种渠道而来,它们中有些来自“天上”,而有些来自“地下”,只不过我们暂时还不能确定,到底是来自哪一种渠道的水更多。
本文到此结束,希望对大家有所帮助呢。
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