用了40多億年,地球上的水變少了嗎?科學家在一塊石頭上找到答案

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 液態水的來歷。太陽系中 有水的星球不少,不過很多都是 固態水

目前人們還沒有在太陽系發現 另一片液態海洋,只能猜測在 木衛二厚厚的冰層下,可能存在 液態海洋

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 從哪里來?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

水是地球的血液

地球上的水從哪里來?

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 一團星云,星云里面存在著大量的 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 巖石、塵埃等,一起構成了 最初的地球

氫元素的三種同位素

地球一開始并沒有 海洋,這些 液態水分布在地球的 各個角落從內而外都有,并且此時的地球還是一個 火球階段,表面的液態水很有可能已經 蒸發成水蒸氣逃逸到了太空中,其余的液態水隱藏在 地殼、地幔、甚至地核里面。直到地球 冷卻,它們才從地球的各個地方冒出來,匯聚在一起形成了 原始海洋

地球的內部構造示意圖

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。那個時候還沒確定 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「爭奪」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。

彗星的組成示意圖

這些 撞擊的天體里面,就有 彗星。彗星含量最多的就是 ,只不過是 固態,外加固態的 甲烷等氣體。撞擊到地球上之后,固態水 融化慢慢匯聚成海洋。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 跟隨彗星到來的。

水的三種狀態:固態、液態、氣態

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?

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 最古老的巖石阿卡斯塔片麻巖,只比地球年輕 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,它的確 起初是海洋,是后來才變成的 陸地

阿卡斯塔片麻巖

并且地球上的 陸地巖層年紀普遍都 偏小,有的甚至只有 幾千萬歲,在地球面前真的就是一個 「小孩子」。想要尋找 阿卡斯塔片麻巖這樣的 高齡巖石,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多億年的時間內 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。

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 26億年后,因為 藍細菌的光合作用會產生 氧氣,它在將一切能氧化的物質 氧化了之后,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。從那之后,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。

高空臭氧能阻擋紫外線保護地球

所以從 巖石來看,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 準確的回答。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,能夠抵御 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,導致大氣中 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

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。如果以后大肆發展 核聚變,那麼被拆解的水分子就會 越來越多

那麼除了地球, 別的星球上有水嗎?

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 內核溫度也許比較高,所以冰蓋之下,可能存在 液態海洋

此外, 火星的兩極也存在 固態水,而科學家們也認為,火星的 地層之下還有 少量液態水存在。推測在大約 30多億年前,火星上存在著 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。火星的外表特別像地球上 極其干旱的地區,而且探測器還發現了 藍莓石,這是 水流侵蝕才會有的。

水手號谷:火星最大的峽谷,能看到明顯的水流沖刷痕跡

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,最后逃逸進入了宇宙, 再也不會回來。可能只剩下 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機率就 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 人類未來的移民目標

星際移民想象圖

為什麼 海洋成為了一個行星如此重要的 衡量標準?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 碳鏈外,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, 除了水沒有別的物質。當然,這些都是以 地球生命為例得出的結論,如果是 硅基生命,那麼一切都和我們 不一樣

碳氫鏈可長可短,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歷史的 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

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。地球的水歷經了 40多億年的歲月,別最后被人類給 敗完了。

用戶評論