可以說地球是宇宙的幸運兒,從碳基生命存在的基礎條件來看,地球與太陽的距離適宜,擁有大氣層,氧氣含量適中,具備穩定的磁場,特別是擁有大量的液態水,這些都為生命的形成和演化創造了得天獨厚的條件,在迄今觀測到的諸多地外行星中,還沒有哪一個像地球這樣存在著異彩紛呈的生命世界。
水作為生命之源,其重要程度不言而喻,無論是地理學、地質學、生物學,還是天文學、氣象學等諸多領域,都將水作為重點研究課題。在2018年底,有研究機構在《自然》雜誌上發了一篇文章,指出在馬裡亞納海溝底部,存在著大量海水倒灌進入地球內部的情況,這個數量達到了每年數億噸之巨,這篇文章在世人中引起了強烈反響,有些人甚至擔心如果長此下去,地球海洋中的水會不會全部倒灌那個「無底洞」中,地球也因此會變為一個「乾涸」之球。
事實上,海水倒灌進地球內部的情況是常有的事,在海洋底部比較普遍,但不會造成地球乾涸的情況,因為以每年如此巨量的海水倒灌,從地球海洋生成之日起至今起碼有40億年的時間,海洋早就乾涸了,根本挺不到現在。
地球在46億前剛形成之時,整體溫度非常高,地表呈現的基本上是熔融的狀態,隨著時間的推移,地球周圍的星際物質變得越來越少,撞擊地球的頻率越來越低,這時候的地球除了從太陽接收輻射能量以外,本身作為一個熱源不斷地向外界空間輻射熱量,整體溫度逐漸下降,於此地球的組成物質,在比重不同的情況下逐漸發生不同程度的沉降,那些比重較大的物質沉降作用非常明顯,沉降的深度也越接近地核,而比重較小的物質,則留在了較淺的地層中,最終形成了地核、下地幔、上地幔、地殼的分層結構。
在地球整體降溫的過程中,隨著地球內部能量的釋放,大量塵埃物質、二氧化碳和水蒸氣也被帶出,逐漸形成了大氣層,於此同時,被帶出的水蒸氣持續進行著凝結、蒸發、再次凝結的過程,再加上外來天體特別是彗星的撞擊也帶來了大量的水分,使得地球上的水資源越來越多,逐步在地球表面地勢較低的區域聚集起來,面積不斷擴張,最終形成了原始海洋。
我們通常意義上說的地球水循環,基本上都是圍繞海洋、大氣圈和陸地三者之間來討論分析的,在海洋和陸地之間的交換稱為大循環,而在海洋和海洋、陸地和陸地小區域間的交換稱為小循環,這是地球上水資源循環的主要途徑。不過,在海洋底部,還存在著一種水的循環方式,是通過海洋與地球內部作為交換的場所來進行的。
由於地殼是「飄浮」在軟流層之上,隨著地球的運動以及內部能量的積聚、釋放過程,地殼本身是隨時處於一種相對位移的狀態,而海洋地殼由於組成物質的比重,相對於大陸地殼要小一些,所以在地殼的位移過程中,海洋地殼通常都會處於大陸地殼的下方,當二者發生擠壓和碰撞時,大洋地殼往往都會下插俯衝至大陸地殼的下方,從而將海洋底部的沉積物質、大量海水帶入更深的地球內部。因此,在地球各大海洋和陸地的交匯地帶,這種海水被吞噬的現象非常常見。
那麼,被帶入地球內部的海水,到底去哪了呢?一種是作為結晶水的形式存在,被吞噬的海水,如果被帶到地球內部一個新的區域,或者內部熔巖態物質因移動發生明顯變換時,在較高的溫度和較大的壓力下,會與巖層物質結合,以結晶水的形式存在各種礦物的晶體中,這種水的轉換方式有一定的飽和性,在海水持續倒灌的情況下,極容易使礦物結晶水含量達到飽和,因此並不是主要的轉換方式。
第二種是形成水蒸氣,被儲存在不同巖層的分隔空間、孔隙中,或者隨著熔巖的流動而發生運動。當地球內部的能量積聚越來越高時,就會通過海洋地殼中較薄、較脆弱的區域,以海底地震、火山噴發釋放出來,在此過程中,大量的水蒸氣也被帶出來,重新融入海洋或者被帶到大氣層中。
第三種是以海底熱液的形式被帶出來。有一部分被吞噬的海水,通過海底地殼的裂縫進入地球內部,遇到高溫的巖漿形成高溫水,從海底類似「煙囪」的結構中重新噴湧出來,同時還將流動過程中還會溶解一些巖層中的金屬礦物,遇到冷的海水後凝聚沉積,在海底形成特定的厭氧生物群落,成為深海重要的生命源泉之一。
綜上,雖然海底每年有大量的海水被吞噬進入地球內部,但是這些水並不是「一去不回」,它們通過各種不同的渠道又重新返回海洋或者大氣層中,從而實現了地球水資源的動態循環和平衡。