地球上哪里来的这么多水?

李光临LGL


众所周知,地球表面71%的面积被水覆盖。然而,地球上的水从哪儿来,却始终是未解之谜。近两年,关于地球上水的起源又有新发现…… 太阳风吹还是自带 地球上的水,到底从哪儿来?目前比较有代表性的是“外源说”和“自源说”。 所谓“外源说”,顾名思义,认为地球上的水来自地球外部。而外来水源的候选者之一便是彗星和富含水的小行星。 被誉为“脏雪球”的彗星,其成分是水和星际尘埃,彗星撞击地球会带来大量的水。而有些富含水的小行星降落到地球上成为陨石,也含有一定量的水,一般为0.5%—5%,有的可达10%以上。正因如此,一些科学家认为,正是彗星和小行星等地外天体撞击地球时,将其中冰封的水资源带入了地球环境中。 然而,研究发现,大多数彗星水的化学成分与地球水并不匹配。此外,地幔中的同位素水平和陨石中的同位素水平也没有任何相似之处。 科学家据此表示,这证明,如果水确实是由彗星或小行星带到地球上的,则其来到地球上的时间并不是地球的形成期,而是地球演化到形成地壳和地幔之后的时期。但并不排除另一种情况,即水最开始其实是星际尘埃的组成部分,而地球正是由星际尘埃所组成的。 外来水源的另一个候选者是太阳风。 太阳风是指从太阳日冕向行星际空间辐射的连续的等离子体粒子流,是典型的电离原子,由大约90%的质子(氢核)、7%的α粒子(氦核)和极少量其他元素的原子核组成。有科学家认为,地球上的水是太阳风的杰作。 首先提出这一观点的科学家是托维利,他认为,太阳风到达地球大气圈上层,带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核,这些原子核与地球大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等,再通过不同的化学反应变成水分子。据估计,在地球大气的高层,每年几乎产生1.5吨这种“宇宙水”。然后,这种水以雨、雪的形式降落到地球上。 更重要的是,地球水中的氢与氚含量之比为6700:1,这与太阳表面的氢氚比十分接近。因此托维利认为,这可以充分说明地球水来自太阳风。但太阳风在地球45亿年生命史中,也不过形成了67.5亿吨水,与现今地球表面的水贮量相比,不过九牛一毛。 与“外源说”相对的是“自源说”,“自源说”认为地球上的水来自于地球本身。地球是由原始的太阳星云气体和尘埃经过分馏、坍缩、凝聚而形成的。凝聚后的这些星子继续聚集形成行星的胚胎,然后进一步增大生长,形成原始地球。 地球起源时,形成地球的物质里面就含有水。在地球形成时温度很高,水或在高压下存在于地壳、地幔中,或以气态存在于地球大气中。后来随着温度的降低,地球大气中的水冷凝落到了地面。岩浆中的水也随着火山爆发和地质活动不断释放到大气、降落到地表。 还有一种说法认为,在地球形成的最初阶段,其内部曾包含有非常丰富的氢元素,它们后来与地幔中的氧发生了反应并最终形成了水。 你喝的水可能比太阳还古老 关于地球水的来源,地球科学家认为来源于地球自身演化过程中的岩浆水等,天文学家更倾向于是彗星等撞击地球带来的水。目前,两种观点谁也没能说服谁。近两年一些有趣的发现更是激起了科学家们的兴趣,比如,你日常喝的水也许比太阳还要古老…… 来自美国密歇根大学天文系的一项研究成果显示,存在地球、陨石、月球表面的水,可能比大约46亿岁的太阳系还“老”。这意味着现存于太阳系中的水,有部分来自于太阳系形成前的星际介质。 参与研究的美国密歇根大学博士生克里夫斯表示:“太阳系诞生初期的环境条件并不适合水分子的合成。而在这种情况下,水就只可能来自于富含化学元素的外部星云。引人瞩目的是,这些水成功地在太阳系诞生的过程中幸存了下来。” 为了探明水的“年龄”,研究人员决定从氢的同位素“氘”身上入手。氘,旧称“重氢”,常用于热核反应,在能源领域具有良好的前景,它们通常微量存在于我们周围的水中,并且很难自然形成。 研究人员构建了专门的计算机模型,比对了彗星、行星、陨石及地球海洋水中氘的丰度。结果发现,这些样本的比率均高于正常情况下太阳系中氘的比率,也就意味着多出来的氘可能并不来源于太阳系。超出比率的氘可能来自氘丰度(相对含量)更高的寒冷星际空间,比太阳系更加“年长”。 但并不是说我们周围的水都是太阳系的“长辈”,真正早于太阳系形成的水在其中的比例目前并不明确,不过其数量可能很可观。 这一发现,不仅意味着我们每天可能在喝着来自遥远星际空间的水,还意味着宇宙中可能会有更多类似太阳系的系统,具备诞生生命的条件。这将有助于人类对行星系统的研究,人们或许将有更大机会找到另一个孕育生命的“地球”。 地球水的“第四种形态” 其实,绝大多数地球上的水并不是以我们所熟知的冰、水、气3种形式存在。水还有另外一种存在形式,这种形式异乎寻常——那就是封存在岩石中的水。 可以说,这些岩石像一个巨大的水库,它的含水量至少与地球上所有河流、海洋和冰川中的水量加起来一样多,或许还是海洋水量的4倍、6倍甚至10倍,但它们一直被深埋在我们脚下410千米处。 这种奇特的“第四种形态”的水,还可能隐匿在你家的厨房中。如果你家厨房的绿石灶台是用蛇纹石做成的,假设这块蛇纹石的灶台面板重约90千克,在这块石头中,就有约10千克水,即石头中可能融入了10升水。但是,这种融合并不像把鸡蛋搅在稀面糊中那样,而是水融进矿石的每个分子中,即裹在构成蛇纹石的镁、硅和氧原子的点阵结构中。几乎地下410千米深处的矿石大都以这样的方式融进了水——在410千米厚的岩石叠加在一起所产生的重力,以及约1093.33摄氏度高温加热的共同作用下,一个氢原子会离开水分子,留下一个羟基,而这个氢原子会融入矿石分子。科学家把这种融入水的矿石称为“水合矿物质”,即“水岩”。 可以这样形象地解释:在适当的温度和压力下,某种矿石的确将水吸入其分子结构中,就像海绵吸水一样。而水分子进入矿石就会分解,分解为一个氢原子和一个羟基。所以矿石中绝对有水。 而且科学家至少从三方面得出了结论:水岩确实比没有水合状态时更柔韧,更易变形;科学家能用红外线分光镜测量出矿石分子结构中的水分子;最重要的是,当矿石承受的压力和温度以适当的方式被去除时,氢原子和羟基就会从矿石中脱离,以水的形式从矿石中流出。 科学家认为,这种水岩遍布地下400-650千米的深处,厚达240千米,比地球表面的水层还要厚。即使这种矿石的含水量只有1%,其水量也很大,相当于地球海洋水量的几倍。


一啸解千愁


地球上有这么多的水,都是从哪里来的呢?关于地球上水的起源,有很多种说法,但是总结起来无非就两种来源,一种是来自地球自身,另一种是来自外太空。

地球自身产生的水来源

1.氢和氧发生反应产生水。众所周知氢元素是宇宙中最为丰富的元素。太阳属于宇宙中的第二代恒星,形成太阳系的星云中含有大量的氢元素和氧元素。当星云形成地球后,这些氢元素和氧元素发生化学反应产生了大量的水。

2.地球内部的岩浆含有大量的水。这点似乎难以理解,岩浆温度这么高,怎么会含有水分?其实在强大的压力下,即使岩浆的温度高达1000℃,岩浆的含水量可以达到30%。岩浆随着火山喷发到达地表,随着压力的减小,水分会被释放出来。

3.地球在形成初期,内部的铀、钍等放射性的元素衰变放出热量,地球的内部被融化,岩石中的水分被分离出来。科学家做过实验,1立方米的花岗岩融化是就会有26升的水分被释放出来。这些释放出的水分溶解到岩浆中,然后被火山喷发带出地表。

4.火山喷发会释放出大量的水。科学家通过对火山活动的研究发现,每次火山喷发都会喷发出大量的水蒸气。火山喷发将地球内部岩浆中的水分带到了地表。有些科学家认为,整个地球上的海洋中的水有一半是来自火山喷发。

5.还有一部分水来自地球内部的矿物。地球上很多矿物属于水结晶体。像石膏这样的矿物就是硫酸钙的结晶,这些矿物经过脱水后也会产生部分水。

太阳系形成初期

总之,以上关于地球自身产生水的来源,归根到底都是地球在形成初期那团星云中的氢和氧元素组成的。它们有的留在了地表反应生成了水,有的在地球内部通过各种物理化学变化将水分带到了地表。

地球上的水来自外太空。

关于地球上的水的来源,不少科学家认为地球上的水可能来自外太空。地球从形成初期到现在,经受到了来自外太空无数次的小行星和彗星撞击。来自太空中的一些陨石是太阳系中最早期的产物,它们也含有部分水分。这些陨石在于地球撞击是,也将水分带到了地球上。





梦一川


地球与太阳系其它行星的一个最大区别就是表面覆盖着大量的液态水。这是在太阳系所有的行星中绝无仅有的。地球上的海洋面积占到了地球总面积的71%,所以说称地球为“水球”也不过分。

地球是一个水球

地球上目前一共有多少水呢?据统计,地球上水的总体积大约有13亿8600万立方千米。这些水资源中96.5%在海洋中,是不能饮用的咸水,淡水资源只有3500万立方千米。如果把地球上所有的水聚集起来,利用简单的球体体积公式V=4/3πR,就可以得出这个球体直径是1384.3千米。地球上所有的水的直径差不多达到了冥王星直径(2370千米)的三分之二。这么多的水,要是单独拿出来,在太阳系中也可以算得上一个不折不扣的矮行星了。

地球上所有的水

那么地球上有这么多的水,都是从哪里来的呢?关于地球上水的起源,有很多种说法,但是总结起来无非就两种来源,一种是来自地球自身,另一种是来自外太空。

地球自身产生的水来源

氢和氧发生反应产生水。众所周知氢元素是宇宙中最为丰富的元素。太阳属于宇宙中的第二代恒星,形成太阳系的星云中含有大量的氢元素和氧元素。当星云形成地球后,这些氢元素和氧元素发生化学反应产生了大量的水。

地球内部的岩浆含有大量的水。这点似乎难以理解,岩浆温度这么高,怎么会含有水分?其实在强大的压力下,即使岩浆的温度高达1000℃,岩浆的含水量可以达到30%。岩浆随着火山喷发到达地表,随着压力的减小,水分会被释放出来。

地球在形成初期,内部的铀、钍等放射性的元素衰变放出热量,地球的内部被融化,岩石中的水分被分离出来。科学家做过实验,1立方米的花岗岩融化是就会有26升的水分被释放出来。这些释放出的水分溶解到岩浆中,然后被火山喷发带出地表。

火山喷发会释放出大量的水。科学家通过对火山活动的研究发现,每次火山喷发都会喷发出大量的水蒸气。火山喷发将地球内部岩浆中的水分带到了地表。有些科学家认为,整个地球上的海洋中的水有一半是来自火山喷发。

还有一部分水来自地球内部的矿物。地球上很多矿物属于水结晶体。像石膏这样的矿物就是硫酸钙的结晶,这些矿物经过脱水后也会产生部分水。

太阳系形成初期

总之,以上关于地球自身产生水的来源,归根到底都是地球在形成初期那团星云中的氢和氧元素组成的。它们有的留在了地表反应生成了水,有的在地球内部通过各种物理化学变化将水分带到了地表。

地球上的水来自外太空。

关于地球上的水的来源,不少科学家认为地球上的水可能来自外太空。地球从形成初期到现在,经受到了来自外太空无数次的小行星和彗星撞击。来自太空中的一些陨石是太阳系中最早期的产物,它们也含有部分水分。这些陨石在于地球撞击是,也将水分带到了地球上。

地球形成初期

现在大家都知道,太空中拖着长长的尾巴的彗星其实就是一颗大雪球,上面含有大量的冰,也就是水。当彗星撞击地球或者经过地球是就会把大量的水带到地球上。

地球上还有一部分水来自太阳。不可思议吧,太阳上也有水吗?这是太阳风的结果。太阳风中含有大量的氢原子核,氧原子核。当这些原子核到达地球时,就会形成氢原子和氧原子,再通过反应形成了水。这种因为太阳形成的水,每年在地球上就有1吨半,经过长达45亿年的积累也有不少。

彗星带来大量的水

地球上的水来源可能有很多,不可能只来源于一个方面。正是这些方方面面因素在就的今天地球表面71%的面积全是水。氢和氧元素是宇宙中含量很高的元素,因而水在宇宙中应该是很普遍的。事实证明,在太阳系中多颗星球都存在着水。有水的存在,生命在宇宙中出现的几率是不是很大呢?






宇宙世界村


氢和氧是宇宙中最多的元素,除本身能大量独立存在外,还能大量和其它物体共有。这种现象也许是因为氢氧元素,生成的条件相对简单些吧。

在地球形成的初期,地球上的温度,气压刚好有利于氢气和氧气的产生,于是便产生了大量的水,这是非常可能的。

在太阳系形成的初期,许多带水的小星球,由于运行路线不稳,误进了地球也有可能。不过我还是支持地球自己生成水的说法。即然慧星能生成大量的水,地球为什么就不可以呢?


付礼成


地球从一形成就是这么多的水,是对地球的保护,也是给地球万物的资源,地球的的水源,就向我们人体的血液不停的流动,在地球上水转换成物,物在转化成水,水在地球上永远保持这样多,也不增加也不会减少。



我的名字白兴长明白吗


其实宇宙空间中都存在大量的水,所以地球上的水其实也就一小部分,没啥好奇怪的!


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