12.17 人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

與太陽系其它幾個岩石星球一樣,地球是一個擁有豐富資源的星球,從廣泛意義上來講,我們腳底下整個星球都是可以利用的資源,區別只在於我們利用它所付出的成本大小。

自然資源指的是沒有人類影響就已經存在的資源,在我們的地球上包括陽光、空氣、水、土地,以及土地上的各種礦藏、各種植物和動物。

對於大多數資源來說,人類是取之不盡也用之不竭的,比如陽光和空氣,但有些資源比如稀有的礦藏會很容易就被開採完。如果我們不加以管理和保護,就會面臨某些資源枯竭的尷尬局面。

資源是怎麼產生的?

我們腳下絕大部分的資源,它們的歷史比地球要更悠久。

科學家通過研究發現,地球形成於大約45億年之前,它比太陽的形成要晚一點點。構成地球的所有元素早在地球形成之前就已經存在了,它們是更早之前一次巨大恆星的死亡、以及超新星爆發的產物。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

超新星爆發產生大量重元素

這些散落在宇宙中的物質塵埃在太陽的引力作用下慢慢聚集在一起,它們相互碰撞產生靜電,又由於電荷的吸引聚成更大的顆粒、團塊,然後在萬有引力的作用下逐漸形成星子、小行星,最後聚合長大成為地球的樣子。所以說,今天地球上絕大多數的元素都是超新星爆發的結果。

還有些元素是由更重的元素衰變而來。在地球形成之初,有許多放射性元素,這些元素的原子核不穩定,它們會衰變成更輕的元素並釋放出熱量。比如說鈾-238會衰變成鉛-206,鉀-40會衰變成鈣-40也可以變成氬-40,這些衰變所產生的熱佔了地下熱能的80%,為地球磁場的產生和維持創造了條件。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

早期的地球

在地球形成之初只有大約12種礦物,其它全是元素單質;過了大約5億年,地球上的礦物增加到350~500種;到了大約30億年前,地球上的礦物達到1000種;到了今天,地球上的礦物種類超過了5100種之多。這大多是因為各種元素在地下複雜條件下混雜、產生化學反應而形成的。

與此同時,地球的表面也發生著巨大變化。大氣中的氫氣被吹走,二氧化碳和水通過火山噴發來到地表,大量彗星的撞擊也帶來了豐富的水,海洋形成。隨著藻類生物的生成,二氧化碳被轉化成氧氣,氧氣又為之後生命的繁盛創造了基礎。

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原始生態資源

地球的資源儲量有多少?

地球的質量約為5.98×10^24千克。總體而言,它主要由32.1%的鐵、30.1%的氧、15.1%的硅、13.9%的鎂、2.9%的硫、1.8%的鎳、1.5%的鈣和1.4%的鋁組成,其餘1.2%由極微量的其他元素組成。由於絕大多數的重元素都下沉到地幔甚至是炙熱的地核,人類目前尚無能力開採利用,所以我們只能通過統計地殼元素的含量來估算地球的礦產資源數量。

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地球的分層

在我們的地殼中9種最豐富的元素的質量丰度約為:氧46%、硅28%、鋁8.3%、鐵5.6%、鈣4.2%、鈉2.5%、鎂2.4%、鉀2.0%和鈦0.61%,其他元素的含量低於0.15%。看起來比例並不高,但是考慮到地殼總質量達到2.6×10^22千克,將任何一種我們認為稀有的元素比例與之相乘,最後得到的質量也都相當可觀。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

地殼中的元素丰度

從地殼元素的含量來看,似乎沒有一種元素存在枯竭的風險,人們也沒有擔心“無礦可挖”的理由。但這些元素在地殼中的分佈並不均衡,有些地方儲量多,有的地區分佈少。從開採成本考慮,人們自然首先會找那些開採方便、品位高、儲量豐富的地方開採,這樣可以獲得更多的產量和利潤,當那些已經被發現的礦藏被挖掘殆盡之後,人們便開始叫苦,抱怨“資源枯竭”了。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

力拓公司位於美國的露天銅礦

資源枯竭與地球壽命

從科學的角度分析,地球任何一種或幾種資源“枯竭”可能會影響到人類的生存與發展,對地球壽命並不會造成影響。

在可以預見的未來,人類只會生存在地球上,人類所開採的礦產資源也將絕大部分都用在地球上。即使我們將幾噸重的衛星射上天空、在軌道上建造起數百噸的空間站,它們終有一天也會落回地球,礦產資源不會流失。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

空間站終將落回地球

宇宙中唯一能決定地球生死的,只有太陽。45億年前,地球因太陽而生。而在大約50億年之後,地球將被迅速膨脹的太陽吞沒,所有東西都將被紅巨星的高溫焚燬,地表的一切都將蕩然無存。

隨著太陽的生命走向終點,強烈的氦閃會將地殼甚至地幔都整個兒剝去,拋灑到茫茫太空之中。最後圍繞著太陽白矮星旋轉的,只是一顆冰冷的鐵核,這就是我們的地心。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

地球將被太陽吞沒

人類呢?人類等不到觀看地球的謝幕演出。最樂觀的估計,在大約20億年之後,地球便不再支持絕大多數生物的生存,它會變成今天金星的模樣,海洋乾涸、寸草不生。如果到時候人類還有幸生存,一定會早早去另一顆星球甚至是去到太陽系之外定居下來了。

寫在最後

地球的資源會枯竭嗎?對於某些元素,比如鋰,由於它在地表的丰度不是很高,但科技發展對鋰的需求越來越大,未來的某一天我們可能會發現地球上可供開採的鋰礦會越來越少越來越難,開採成本會越來越高。這時候人們要麼選擇對那些報廢鋰產品的回收再利用,要麼選擇用其它的元素來代替它。

這與面對化石能源儲量的擔憂,以及應對溫室氣體超量排放所採取的行動一樣,我們會轉而發展太陽能、風能、潮汐能等可再生能源。

人類開採礦產資源會縮短地球壽命嗎?

風力發電

應該說,地球上的礦產資源儘管有限,但人類的智慧與創造力卻是無限的。我們能預見資源儲量變化的趨勢,並通過技術的手段來應對資源相對貧乏的難題。你完全不必擔心哪一天人類把地球上的資源開採完了導致地球“爆炸”進而毀滅,那樣的事情不符合科學,也肯定不會發生。


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