水作為生命之源,屬于人類生存無法離開的物質之一,你長期不吃飯或許不會餓死,但是長期不補充水,那就極有可能會面臨死亡。既然水對我們如此重要,那麼實時監控它的變化也很重要了。
水是生命之源
所以,地球上的水用了40多億年,變少了嗎?關于這個問題,科學家在一塊石頭上找到了答案,就讓我們一起來看看吧!
地球水資源首先咱們先來簡單了解一下地球水資源的情況,我們常說水資源的時候,往往隻會提到淡水資源,畢竟海水對我們來說齁鹹,實在是難以利用。不過當統計地球上的水時,還是要把海水也算在其中的。
地球的水資源豐富
如果這樣來算的話,地球上約75%的面積上都覆蓋着水,這些水的總體積可以達到13億8600萬立方千米。不過淡水和海水在這之中占的比值差異也非常大,淡水隻有3500萬立方千米左右,屬實是非常少了。
研究人員發現,如果把地球上所有的水甚至動物和人身體裡的水都收集起來,将能形成一個直徑為1385公裡的“水球”,這些水的體積将有13.86 億立方公裡。在地圖上看,這個藍色水球的直徑隻相當于上海到重慶的直線距離。
地球水資源的組成
當然生活在海裡的生物并不在意這一點,因為海水對它們而言才是最好的,所以實際上人類相較于這些動物來說,反而是更缺水的那一方。這些年,關于淡水浪費和保護的問題,經常被提起。
海洋動物習慣了鹹鹹的海水
而從地球誕生之初到現在,已經過去40多億年了,這期間消耗水的生物可不隻有人類,還有曾經出現在地球上的各種生物。那麼,經過這樣漫長的歲月,地球上的水發生了怎樣的變化呢?
一塊石頭揭露答案劉慈欣曾在《三體》當中寫道“把字刻在石頭上”的話,表明了在滄海桑田的變遷之後,依舊能夠保留住的部分證據可能隻有石頭了。
像如今地質學家、科學家在研究地球曆史的時候,也會尋找一些古老的石頭,用特定的方法,讓其告訴我們答案。
古老的石頭
而關于地球水變化的問題,我們也從石頭上發現了端倪。原來,科學家在西格陵蘭島上發現了一塊古老的岩石,通過放射性元素的衰變性,得出了這塊岩石應該有42億年左右的曆史,并為其命名為“阿卡斯塔片麻岩”。
據悉,這塊石頭在那個古老的年代,曾經被水覆蓋過。
阿卡斯塔片麻岩
從這塊岩石的外表就能看出,它的表面有蛇紋狀的花紋,而蛇紋石化作用本身是一種水岩反應,在這個過程中會産生氫氣。
它常常出現在不同的地質構造環境中,比如大洋底、大洋中脊或者俯沖帶。一般的蛇紋岩全岩當中會含有15%到16%左右的水含量,其中水含量的高低往往代表它的蛇紋石化程度。
蛇紋石化常常出現的環境
可見,這塊古老的石頭在過去應該充分地吸取了海水,然後在漫長的歲月中雖然丢失了一部分,但是仍然保留了海水中的部分元素,比如此前因為可控核聚變聲名鵲起的氘,以及另一個氫的同位素氕。
氫元素的同位素
科學家通過計算這兩兄弟在岩石當中的含量,再根據建立的相關理論模型,得出了地球水變化的結論。在這些年間,地球海洋水的總量可能少了近26%,這就代表着在這個周期之内,地球的水确實是一直都在減少的。
許多人可能表示,即使這個數字看起來并不少,但是這可是40多億年的周期啊,所以人類應該不用多擔心,畢竟我們的文明可能存在不了這麼久。再說等地球水資源出現危機的時刻,人類肯定是要舉家搬遷的。
地球水一直在減少
這樣說确實沒什麼問題,并且地球可是存在水循環系統的,所以并不代表我們看到的“消失的水”,就真的消失了,它們也許會以另一種形态重回我們身邊。
值得一提的是,從在地球的演化史來看,大部分科學家都認為冥古宙時期,地球是一個熊熊燃燒的火球,表面全都是岩漿。既然這樣,後來的水又是起源于哪裡呢?水的存在經曆了怎樣的變遷?
冥古宙時期的地球
地球水從何而來?對于地球水到底從何而來的問題,學術界一直都争論不休,有人認為水是地球生來自帶的,它儲存在多孔岩石當中,這就意味着我們擁有一片巨大的地下海洋。
也有人認為水應該是從地球之外而來的,可能在幾十億年前地球下了一場時間很長的“彗星雨”,這些宇宙中的髒雪球将水帶到了地球上。
中國科學院國家天文台研究員鄭永春博士表示,彗星,其成分是水和星際塵埃,撞擊地球會帶來大量的水。而有些富含水的小行星降落 到地球上成為隕石,也含有一定量的水,有的可達10%以上,其中碳質球粒隕石含水更多。
彗星
當然,也有觀點認為,在地球形成的初期,我們的原始大氣中的氫和氧在化合之後變成了水,而這些水蒸氣到了一定的含量時成功凝結,最終形成降水。這種觀點,與如今地球的水循環關系更為密切,畢竟現在的地球也會通過這種方式維持良好的水汽循環。
水汽凝結成雨
至于第一種水儲存在多孔岩石當中,其實就與科學家找到的阿卡斯塔片麻岩然後研究曾經的水含量有着相似的關系。
他們研究了諸多看起來十分幹燥的岩石,然後發現許多的氫原子被鎖在了岩石的空隙和晶體當中,在這種情況下,岩石接觸到氧,就可能發生化合反應。
研究人員解釋說,雜散的氫原子可能隻構成了地幔岩的很小一部分,但鑒于地幔占地球體積的80%以上,這些雜散的原子意味着能夠形成大量的水。
地幔岩
總之,各種理論各有各的道理,而水到底來源于哪裡是沒有定論的。并且地球在最初确實不像如今這樣,就已經擁有了汪洋,可以說水的演化和地球的演化息息相關。
一般認為,在地球剛形成時,許多由氫、氦氣體以及固體塵埃,聚集在了一起,成為了地核,然後通過收縮擠壓,較重的物質留在了中心,輕的則被擠了出來。
這之後,在這個物質聚合的過程中,地表的溫度也跟着進一步升高,使得浮在表面上的較輕氣體逃逸到了宇宙之中。
在經曆了這些之後,随着地殼冷卻,引力增強,火山噴出的氣體雖然仍有逃逸,但是大部分都留在了原始的大氣當中,比如甲烷、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等。
地球水與地球演化同步進行
而當大氣的水蒸氣非常充足之後,就會變成雲,然後促成降雨,最終形成了地球上的水。需要注意的是,這麼多水肯定不是三兩天就能積攢夠的,所以這應該是幾十億年間一個非常漫長的過程。
可見,地球能夠擁有充足的水資源,是因為在漫長的演化當中掌握了“水循環”的密碼。如果說沒有水循環,那麼那些被噴發出來的氣體,就無法轉化成水重回地面,而地球的水資源也不會在這漫長的時間内得到補充。
地球的水循環
雖然從根本來說,地球上的水還是有所減少的,但是畢竟咱們是宇宙中典型的“藍星”,所以失去這些水還是不足為懼。
不過這不代表着我們不需要警惕,開始保護水資源,因為上文中提到了,地球上的水是挺多,但是淡水占有的份額實在是太少了。
保護淡水資源海洋生物可能不在乎淡水夠不夠用,但人類必須重視這一問題。因為地球上的淡水資源十分稀少,其中68.6%位于極地和高海拔地區的冰川和冰蓋,剩下的30.1%為地下水,我們平時看到的地表徑流和湖泊隻占地球淡水資源總量的1.3%左右。
淡水十分緊缺
因此,地球的淡水資源非常珍貴,更不用說在人類這些年的消耗,使得地下水和湖泊水的體量都發生了變化。
别看咱們有水循環系統,但是如果未來發生了較大的氣候變化或者污染,那麼淡水資源的循環将會受限,人類可能會陷入“無水可用”的境地。所以,保護水資源要從每個人做起。
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