朋友們想知道,江河、海洋,的原始水圈是怎樣形成的嗎?,
文/泱愛家鄉
海洋面積為36100萬平方千米,佔全球總面積的70.8%,而陸地則小得多,僅為29.2%。可是你是否想過,這麼多水是從哪裡來的呢?對於這個間題,自古以來人們就一直在思考。在科技不發達的古代,人們常將無法解釋的事物、現象同神話聯繫起來,對於海水的來源、海洋的成因,同樣有許多美麗、離奇的傳說。關於海洋形成的神話在古代的巴比倫流傳著這樣的故事:月神馬尼多克在與惡魔狄亞馬德搏鬥中殺死了他,並把他的屍體分成兩半。月神將一半向上高舉,這一半變成了太陽和月亮;將另一半向下沉落,則變成了山嶽、河流和海洋。
中國古代同樣有一個關於海洋形成的神話,在神話中有個力大無比的英雄名叫共工,他一怒之下觸倒不周山,不周山是支撐天地的一根支柱,天地因此失去支撐而傾斜。天傾西北,石頭從天上掉下來,從此西北多高山;地陷東南,於是海洋在中國東南方形成了。時至今日,科學有了巨大的飛躍,但在海水來自何處這一問題上還沒有定論。大眾較為熟知的是「同生說」,即地球產生的同時,海洋也相伴而生了。這種觀點將海洋的形成同地球形成的地質演變緊密聯繫在一起了。
太陽星雲在60多億年前產生了分化,地球物質在太陽的分化時期獨立了出來。最初,這些物質以一個個團塊的方式混雜在一起,團塊在運動過程中互相碰撞結合,逐漸由小變大,一個原始的地球在這個過程中發展到一定的程度時就產生了。原始地球沒有現在大片大片的蔚藍色的海洋以及嚴嚴實實地包裹著地球的厚厚的大氣。它是沒有生命的,一切都未成形,地球溫度也不高,各種物質混雜在一起。後來它的內部逐漸變暖,其原因是地球的增長和絕熱壓縮作用。地球內部的一些放射性元素開始衰變,釋放出大量的不斷積累的熱量。地球內部不斷升溫,物質在高溫下開始熔解。重者在重力作用下下沉,輕者則上浮,在高溫下水汽與大氣從其他物質中分化出來,飛升進入空中,形成地球上的厚厚的大氣層。後來水汽與大氣的溫度在地球表面逐漸變冷的影響下降低,水汽凝結成雲,行雲致雨,通過千溝萬壑,雨水在原始的窪地中匯集成江河、海洋。原始水圈就是這樣形成的。
研究地球內部構造和物質水分的科學家在海洋形成的問題上提出了自己的觀點,他們認為地球表面本來沒有水,水是後來從地球內部「擠」出來的,這就是著名的內生說。科學家推測,原始海洋中海水只是目前的1/10,經過長期積累才有了今天這樣的規模。海水增加的最主要方式是火山活動。火山爆發時,噴射出以氯化鈉、氯化鉀等大量氯化物和大量水汽為主要成分的高溫氣體。有時這種氣體噴發時甚至伴隨有沸騰的水柱,因而火山活動釋放出十分驚人的水分。現在每年火山爆發噴出大量溫泉,其水量就高達6600億噸。地球在幾十億年的生命史中經歷了漫長的地質歷史時期,許多次的火山爆發產生了大量的水,它們匯集在一起,便形成了今天的海洋。
水是不斷從地球深部釋放出來的,因為幾乎總會有大量氣體在每次火山爆發時噴出,其中水蒸氣最多時要佔到75%以上。水分也存在於地下深處的巖漿中,火成巖由巖漿凝固結晶而成,裡也含有一定數量的結晶水。但是,隨著人們對火山現象研究的不斷深入,發現同火山活動有關的水是地球現有水循環的一部分,並不是什麼從深部釋放出來的「新生水」。在世界各火山活動區與火山有關的熱水中存在一種成分,叫作氘。科學家克萊因對其作了分析,證明與當地的地面水一樣,具有相同的同位素比,從而確認了滲入地下的地面水在火山熱水的作用下,它們重新上升產生了氘。後來,有些科學家分析某些地區火山熱力的氘,發現人工爆炸產生了高含量的氘,這就進一步說明有些火山熱水只不過是新近滲入地下的雨水。那些主張地球水來自「娘胎」的研究者根據這些研究成果修正了對火山水的看法,認為在地球演化的早期,現有的地球水從深部釋放出來。
與同生說、內生說不同,一些學者認為地球自身沒有「能力」產生這麼多的水,他們認為海洋中大量的水來自於地球之外,於是提出了外生說。但是在外生說內部,也有很大的分歧。有些科學家說,地球水是太陽風帶來的,是太陽風的傑作。科學家託維利首先提出,太陽風是太陽外層大氣向外逸散出來的粒子流。他還認為電子和氫原子核——質子是太陽風的主要組成成分。託維利根據計算得出結論:地球從形成到今天,已從太陽風中吸收了大量的氫,其總量達1.70×1023克。如果把這些氫全部與地球上的氧結合,就可產生1.53x1024「克的水,這個數字十分接近現有地球水的總量145億噸。
更主要的是,地球水中的氫與氘的含量之比同太陽表面的氫氘比是十分接近的,為6700:1。因此他認為,地球水來自太陽風的最有力的證據就在於此。但是一些科學家發現,大氣中水蒸氣分子在太陽紫外線的作用下,會分解成氫原子和氧原子,從而造成地球表面的水向太空流失。當氫原子到達80-100千米氣體稀薄的高熱層中,氫原子就會離開大氣層而進入太空,其運動速度會超過宇宙速度。人們的計算結果表明,飛離地球表面的水量大致等於進入地球表面的水量。但地質學家發現,世界海洋的水位在2萬年間漲高了大約100米,至今人們還不能解釋地球表面水不斷増多的原因。
當人們懷疑海洋中的水形成於太陽風時,美國弗蘭克等科學家提出了地球上的水來自太空中由冰組成的彗星這樣一個理論。這個理論引起了科學界的廣泛關注。弗蘭克等人自1981年以來研究了從人造衛星發回的幾千幅地球大氣紫外輻射圖像,他們發現總有一些小黑斑在圓盤形狀的地球圖像上。每個小黑斑大約存在2-3分鐘,面積約有2000平方千米。仔細研究和檢測分析之後,科學家們認為這些黑斑是由一些看不見的冰塊組成的小彗星撞進地球大氣層後破裂和融化成水蒸氣造成的。每5分鐘大約有20顆這種冰球進入大氣層,它們平均直徑為10米,每顆融化後相當於100噸左右的水,從而每年可增加約10億噸水。地球大約有46億年的歷史,也就是說,地球從這種冰球中可獲得460億噸水,超過了現在地球水體總量。在海水自何處來這一問題上,學者們的看法截然不同,每一種假說都有其合理之處,但每一種學說又都會遇到無法解釋的現象,海水的真正源頭至今還是一個迷。