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地球上的水已經存在多少年了

生活 更新时间:2025-01-16 21:12:04

地球作為太陽系目前的BUG,身上有不少謎團,這其中最大的謎團就是液态水的來曆。太陽系中有水的星球不少,不過很多都是固态水

目前人們還沒有在太陽系發現另一片液态海洋,隻能猜測在木衛二厚厚的冰層下,可能存在液态海洋

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在宇宙中俯瞰地球廣闊的海洋

如果從地球誕生開始算起,地球上的水怎麼也存在了40多億年了,那麼地球上的水是變多了,還是變少了,亦或是沒有變?想要了解這個問題,我們得知道:地球上的水從哪裡來?地球的原始海洋有多大其他天體存在海洋嗎?海洋對于生命究竟有多重要?

地球上的水用了40多億年變少了嗎?在一塊石頭上,科學家似乎找到了答案

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水是地球的血液

地球上的水從哪裡來?

關于地球上的水,目前有兩種假說

一種是地球自己誕生了水。因為地球是和太陽一起形成的,地球的前身是一團星雲,星雲裡面存在着大量的氫原子和氧原子,它們互相結合,形成了水分子,和其它成分,如岩石、塵埃等,一起構成了最初的地球

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氫元素的三種同位素

地球一開始并沒有海洋,這些液态水分布在地球的各個角落從内而外都有,并且此時的地球還是一個火球階段,表面的液态水很有可能已經蒸發成水蒸氣逃逸到了太空中,其餘的液态水隐藏在地殼、地幔、甚至地核裡面。直到地球冷卻,它們才從地球的各個地方冒出來,彙聚在一起形成了原始海洋

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地球的内部構造示意圖

還有一種說法則是,地球的水來自于彗星初生的太陽系很不平靜,一天一小撞,三天一大撞,每個天體不是在被撞,就是在被撞的路上。那個時候還沒确定八大行星都是誰,任何一個天體都有希望,于是就展開了激烈的“争奪”地球也免不了一頓撞,我們唯一的天然衛星月球就是當時被撞出來的。

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彗星的組成示意圖

這些撞擊的天體裡面,就有彗星。彗星含量最多的就是,隻不過是固态,外加固态的甲烷等氣體。撞擊到地球上之後,固态水融化慢慢彙聚成海洋。并且科學家們還推斷,彗星撞擊不止一次,而是多次。如果這個假說成立,那麼地球上出現的生命,很有可能不是地球孕育的,而是跟随彗星到來的。

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水的三種狀态:固态、液态、氣态

不管是哪種方式,我們都不能否定生命起源于海洋!大約38億年前原始海洋中,誕生了第一個生命。那麼,原始海洋和今天的海洋相比,是變大了,還是變小了?

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地球上最早誕生的是單細胞生物

地球的原始海洋有多大?

目前地球上最古老的岩石阿卡斯塔片麻岩,隻比地球年輕6億歲。通過氫氧元素的同位素追蹤法,科學家們發現,它曾經是被水覆蓋的。也就是說,它的确起初是海洋,是後來才變成的陸地

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阿卡斯塔片麻岩

并且地球上的陸地岩層年紀普遍都偏小,有的甚至隻有幾千萬歲,在地球面前真的就是一個“小孩子”。想要尋找阿卡斯塔片麻岩這樣的高齡岩石,反而不容易。于是科學家們經過計算得出了一個結論,早期的海洋體積比今天大了約26%。也就是說,地球的水,在40多億年的時間内變少了。這些水都去哪兒了?

答案是逃逸去太空了!我們現在賴以為生的大氣層,在地球早期并不是今天的樣子。那個時候,地球的大氣層很薄,而且多是甲烷、硫化氫、二氧化碳。這些氣體組成的稀薄大氣,無法抵擋當時的紫外線。在紫外線的轟擊下,水分子被分解成氫氣和氧氣。氧氣會與大氣中的甲烷、硫化氫等反應,被消耗氫氣則直接逃逸進入太空。

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光解作用:物質由于光的作用而分解的過程

地球真正開始保護自己的水,是在大約26億年後,因為藍細菌的光合作用會産生氧氣,它在将一切能氧化的物質氧化了之後,大氣中出現了有利的氧氣。氧氣在大氣層反應生成了臭氧,它們阻擋了紫外線對地球的轟擊。從那之後,地球失水的速度減弱。而我們最初的陸地,就是那逝去的26%的水。

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高空臭氧能阻擋紫外線保護地球

所以從岩石來看,地球上的水其實是變少了的。關于地球上的水還會不會繼續減少,科學家們也無法給出準确的回答。因為我們的地球現在已經擁有了一套比較完善的大氣系統,能夠抵禦宇宙射線分解水。因為有現在的大氣層,所以我們不會輕易失水。然而現在,人類對環境的破壞,導緻大氣中二氧化碳增加,未來大氣會發生什麼改變,我們還真的無法預測

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大氣層的分層結構示意圖

此外,人類發展核聚變科技,某種程度上會讓水變少。因為核聚變采用的原料氫原子氫原子需要從水中獲得。這就需要我們對水進行拆解一個水分子可以得到兩個氫原子和一個氧原子。如果以後大肆發展核聚變,那麼被拆解的水分子就會越來越多

那麼除了地球,别的星球上有水嗎?

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核聚變反應式

其他天體存在海洋嗎?

答案是肯定的,光是太陽系,就有木衛二這顆知名衛星被寄予海洋的厚望。根據觀測,木衛二上被厚厚的冰層覆蓋。但是,它的内核溫度也許比較高,所以冰蓋之下,可能存在液态海洋

此外,火星的兩極也存在固态水,而科學家們也認為,火星的地層之下還有少量液态水存在。推測在大約30多億年前,火星上存在着海洋。因為在火星上發現了“V型”峽谷,這是水流才會形成的地貌。火星的外表特别像地球上極其幹旱的地區,而且探測器還發現了藍莓石,這是水流侵蝕才會有的。

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水手号谷:火星最大的峽谷,能看到明顯的水流沖刷痕迹

科學家們推測,火星就是一顆沒有發展出大氣的“地球”,如果當初地球沒有建立起有效的大氣層,那麼它的今天也會是一顆荒涼的星球。火星上的,被太陽和宇宙的射線分解掉,最後逃逸進入了宇宙,再也不會回來。可能隻剩下小部分藏在地下,或者被冰封在了兩極

太陽系之外存在海洋的概率就更大了,因為光我們所在的銀河系,就有超過1000億顆恒星,假設每1顆恒星都有1顆像地球這樣的行星,那麼銀河系的海洋就會有超過1000億片。這些行星會成為人類未來的移民目标

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星際移民想象圖

為什麼海洋成為了一個行星如此重要的衡量标準?這就得提到地球的生命誕生

海洋對于生命究竟有多重要?

如果一顆星球上的生命形式是碳基生命,那麼水是它生存下去的必須。因為碳基生命中,除了碳鍊外,剩下的很多位置都是氫原子,這說明在合成生命的時候,需要用到大量的。能一次提供足夠的氫原子的,除了水沒有别的物質。當然,這些都是以地球生命為例得出的結論,如果是矽基生命,那麼一切都和我們不一樣

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碳氫鍊可長可短,可以是樹枝狀或環狀

地球上的第一個生命誕生于大約38億年前第一批離開海洋的生命是在大約4億多年前的奧陶紀,兩者之間有差不多34億年的時間間隔。說明,生命在海洋中的演化占據了整個生命曆史的很長一部分。但凡這中間出現了什麼差錯,比如像火星那樣失去了水,那麼生命的長河都會戛然而止

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水是萬物之本源,萬物終歸于水

海洋是現如今所有生物的故鄉也是人類不能缺少的重要資源。因此,在沒有移民其他星球之前,我們最好愛護海洋、保護好水資源。地球的水曆經了40多億年的歲月,别最後被人類給敗完了。

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