书城教材教辅地理万千
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第6章 地球上的水来自何处

从太空上看,地球是一个大部分为蓝色的圆球,那些蓝色部分便是水。在太阳系中,地球是唯一拥有液态水的天体。这让人们不禁想问:地球上的水到底来自何处?

关于地球上水的来源问题,长期以来人们一直争论不休,并有两种完全相反的看法:一种认为水是从天上(雨雪)掉下来的;另一种认为,雨雪是地面上的水蒸发后才到了天上的。

自生说

自生说认为,水是地球自己产生的,主要有以下几种观点。

第一种观点认为,地球从原始星云凝聚成行星后,由于内部温度变化和重力作用,物质发生了分异和对流,于是地球逐渐分化出圈层。在分化过程中,氢、氧等气体上浮到地表,再通过各种物理和化学作用,最后生成水。

第二种观点认为,水产生于玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳之时。最初,地球是个冰冷的球体,此后由于存在于地球内部的铀、钍等放射性元素开始衰变,释放出热能,因此地球内部物质也开始在高温下熔化,高熔点的物质下沉,易熔化的物质上升,从中分离出易挥发的物质,如氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸气等。试验证明当,1立方米花岗岩熔化时,可以释放出26升的水和许多完全可挥发的化合物。

第三种观点认为,地下深处的岩浆中有丰富的水存在。实验证明,压力为15kpa,温度为1000℃的岩浆,可以溶解的水达30%。火山口处岩浆的平均有6%的含水量,有的可达到12%,并且含水量越往地球深处就越高。因此有人根据地球深处岩浆的数量推测,在地球存在的45亿年内,深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半。

第四种观点认为,大量的水是火山喷发释放出来的。根据现代的火山活动情况可以得知,几乎每次火山喷发喷出的水汽都大约在75%以上,维苏威火山于1906年喷发出高达1.3万米的纯水蒸气柱,喷发时间长达20个小时。位于阿拉斯加卡特迈火山区的万烟谷的天然水蒸气喷出孔也达成千上万个,平均每秒种可喷出97~645℃的水蒸汽和热水。有人据此认为,在整个地球史上,由火山抛出的固体物质总量占全部岩石圈的一半,由火山喷出的水在现代全球大洋水中也可占一半。

第五种观点认为,地球内部矿物通过脱水使部分水得以分解出来,或一氧化碳、二氧化碳等气体释放出后,在高温下与氢作用生成水。此外,水也可以由碳氢化合物燃烧生成,在坚硬的火成岩中,结晶水和原始水的包裹体也存在一定的数量。

外生说

外生说的观点认为,地球上的水主要来自于太空,主要有两个观点。

第一种观点认为,陨石是地球水的来源。研究发现,球粒陨石成分中有一定量的水存在,一般为0.5~5%,有的高达10%以上,而碳质球粒陨石有更多的含水量。在太阳系中,球粒陨石是最常见的一种陨石,在陨石总数中,约占86%。一般认为,原始太阳最早期的凝结物就是球粒陨石,地球和太阳系的其他行星均由这些球粒陨石凝聚而成。

第二种观点认为,地球水来自于太阳风,是太阳风的杰作。这一观点首先由科学家托维利提出,他认为,太阳风一种粒子流,由太阳外层大气向外逸散出来。质子是太阳风的主要成分。托维利根据计算认为:地球从最初形成至今,已从太阳风中吸收了1.70×1023克的氢总量。而氢和氧结合后会生成水,若将这些氢和地球上的氧全部结合,就可产生水1.53×1024克。而地球现在有145亿吨的水总量,十分接近于这个数字。更重要的是,氢与氚在地球水中的含量之比为6700:1,这也十分接近太阳表面的氢氚比。托维利据此认为,这些计算和成分对比可以充分说明地球水来自太阳风。

总之,关于地球水的来源问题至今仍是众说纷纭,观点不一,但每种观点又有其不足之处,但真相究竟如何,还有待于科学家们收集更多的客观证据,以揭开这个谜。

延伸阅读——地球水资源概况

地球上最丰富的一种化合物是水,约有3/4的全球面积都被水覆盖,总体积约为13亿8600万立方千米,其中分布在海洋的有96.5%,仅有3500立方千米左右为淡水。如果将无法取用的冰川和高山顶上的冰冠以及分布在盐碱湖和内海的水量扣除,陆地上河流和淡水湖的水量在地球总水量中不到1%。

降落到地上的雨、雪水,被植物蒸腾和地面蒸发所消耗的占2/3左右,可供人均每年用于生活、生产的淡水资源约10000立方米。可是,因为人口分布与淡水资源在地球上的分布不成比例,再加上水资源污染和使用过程中的浪费,淡水资源紧张的情况存在于世界上许多国。很多国家和地区不惜昂贵的成本,采取设立海水淡化装置等措施来缓和淡水供应矛盾。人们对淡水的需求随经济的不断发展而增加,不久的将来,世界各国将普遍面临淡水资源紧缺的严峻问题。

我国水资源短缺、水旱灾害频繁。虽然水资源总量在世界上位居第6位,但由于我国人口众多,人均只有2500立方米的水资源占有量,约为世界人均水量的1/4,在世界排第110位(按149个国家统计,统一采用联合国1990年人口统计结果),因此联合国已将我国列为13个贫水国家之一。