在太陽系裡,地球是顆得天獨厚的天體,它離太陽不近也不遠;溫度不太高也不太低;有稠密的大氣層和豐富的水資源。據計算,地球上的水的總量達到145億億噸。它廣佈於地球的各個角落。江河湖海是它們的故鄉;地下、大氣、岩石和礦物中有它們的蹤影;甚至在所有生物體中,水幾乎佔有它們組成物質的三分之二。
水使地球生機盎然,水使地球生命能繁衍生息,水帶來了人類文明世界進步。當人們放眼宇宙時,才發現地球與其他行星比較起來,是那麼特殊,地球是唯一擁有液態水的行星。那麼地球之水是從哪裡來的呢?是與生俱來的嗎
很多人這麼認為,地球之水與生俱來。太陽系形成假說——星雲說認為,地球和太陽系的各大行星,均起源於一個原始星雲——太陽星雲。太陽星雲的物質由三類組成:一類是氣物質,包括氦和氫,佔總重量的98.2%;另一類是冰物質,包括水冰、氨、甲烷、氧、碳、氮和氫的化合物,含量約為1.4%;再一類是土物質,主要包括鐵、硅、鎂、硫等重元素與氧的化合物,它們的數量在星雲中只佔0.4%。太陽星雲起先是非常疏散的。在有引力的作用下,大的物質吸引小的物質,最後在中間形成了太陽,周圍形成行星。在行星演化的漫長過程中,由於受到中心天體——太陽熱力和引力的影響,氣物質、冰物質和土物質的分配是不均勻的。它因距太陽遠近不同而不同。地球離太陽較近,所以它主要由土物質組成,也有少量的冰物質和氣物質參與。其中參與組成的冰物質就成了地球上水的來源。
科學家認為,地球之水除生與俱來的外,還通過自身的演化而不斷地釋放。例如在火山活動區和火山噴發時,都有大量的氣體噴出,其中水蒸汽佔75%以上。還有,地下深處的岩漿中,也含有水分,而且深度越大,含水越多;除此以外,和地球同宗同祖的隕石,裡面也含有0.5~5%的細微水分。由此可以證明,在由土物質組成的地球中參與了一定數量的水。然而,隨着人們對火山研究的深入,有人發現,火山活動時釋放的水,並不是新生的水,而是滲入地下的雨水。科學家是通過測定這些水的同位素以後才認識到這一點的。因此這種有根有據的說法無疑對“地球之水與生俱來”的假說是一種挑戰。
是太陽風帶來的嗎
為了尋求地球之水的淵源,有人把眼光投向了宇宙。他們說,地球之水的主要來源是在地球形成之後,從宇宙中添加進來的。
1961年,有一位叫托維利的科學家提出了一個令人耳目一新的假說。他說,地球上的水是太陽風的傑作。
太陽風顧名思義就是由太陽颳起的風。當然這種風不是流動的空氣,而是一種微粒流或叫作帶電質子流。太陽風的平均速度達每秒450千米,比地球上的風速高萬倍以上呢!當太陽風向近地空間吹來時,絕大部分帶電粒子流被地磁層阻擋在外,少量闖進來的高能粒子馬上被地磁場捕獲,並囚禁在高空的特定區域內。
托維利認為,太陽風為地球作出了有益的貢獻,那就是為地球送來了水。這話該怎麼理解呢?
托維利經過計算指出,從地球形成到今天,地球已從太陽風中吸收的氫總量達1.70×1023克。若把這些氫和地球上的氧結合,就可產生1.53×1024克的水。這個數字與現在地球上水體的總量145億億噸十分接近。更重要的是,地球水中的氫和氘含量之比為6700∶1,這與太陽表面的氫氘比也十分接近。因此,他認為地球之水是太陽風的傑作。但是,反對這種意見的人提出了質疑:水雖有可能來自太空,卻也在不斷地向太空散逸。這是因為大氣中的水蒸汽分子會在陽光的紫外線作用下發生分解,變成氫原子和氧原子。
氫原子由於很輕,極容易擺脫地球的束縛,飛向行星際空間。據計算,它的逃逸數量與進入地球的數量大致相等。因此,他們認為,如果地球之水光靠太空供給,而自身沒有來源的話,地球不可能維持現有的水量。是太空冰球提供的嗎
地球上每天都在接納天外客人——隕石。這些來自太空的不速之客大部分是石隕石和鐵隕石,但也有一些是冰隕石。加入地球“家庭”的冰隕石究竟有多少?它們對地球之水的貢獻如何?人們從未注意過,也許認為它們的數量微乎其微,無足輕重。
不久前,美國依阿華大學的科學家弗蘭克提出一個論點。
原來,弗蘭克在研究人造衛星發回的圖像時,對1981~1986年以來的數千張地球大氣紫外輻射圖產生了興趣。他發現,在圓盤形的地球圖像上總有一些小黑斑。每個小黑斑大約存在2~3分鐘。這些小黑斑是什麼?經過多次分析,否定了其他一些可能之後,他認為這些黑斑是由一些看不見的由冰塊組成的小彗星,撞入地球外層大氣后破裂、融化成水蒸汽造成的。他還估計,每分鐘大約有20顆平均直徑為10米的這種冰球墜入地球。若每顆可融化成冰100噸,則每年即可使地球增加10億噸水,地球形成至今已有46億年歷史。這麼算來,地球總共可以從這種冰球上獲得460億億噸水,是現在地球水體總量的三倍以上。即使扣除了地球歷年散失掉的水分,和在各種地質作用中為礦物和岩石所吸收,以及參與生物體組成的水之外,仍然綽綽有餘。地球之水來自天外冰球的說法,雖然有一定道理,但也受到了挑戰。一些研究者在對旅行者二號航天器拍攝的大量照片研究之後,否定了大量冰球飛入地球的看法。因此,地球之水從哪裡來還沒有定論。
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