#了不起的自然氣象#
地球的水到底在哪?
地球是八大行星當中,唯一一個表面有大量液態水的行星,但實際上地球的水儲量並不算豐富,即便如此水佔地球表面也差不多達到了71%左右。
那麼,這就是地球上所有的水的儲量了麼?
實際上,並非如此。
地球表面的水只佔據地球總水量的一部分,而且是一小部分。這些水絕大多數都在地幔當中,這到底是咋回事呢?這就要從水的起源說起。
水的起源
話說早期地球形成時,構成地球的元素當中就含有水,主要是以氫離子,羥基等形式通過水化作用進入到物質的晶格當中。後來,由於地球形成時是個大火球,許多水都被烘烤出來,以水蒸氣的形式存在於大氣當中,由於地球引力的作用,它們才沒有像氫氣那樣跑掉。
有沒有證據呢?實際上是真的有,有地球的巖石為證,也就是尖晶橄欖石,或者叫做林伍德石。
下圖就是尖晶橄欖石結構示意圖,其中灰色大球就是氧原子,紅色小球就是氫原子,也就是說這種巖石富含水。
這種巖石是主要的造巖礦物,它廣泛分布在構成地球的深處過渡帶。
距地球表面200km的地下深處的尖晶橄欖石含水濃度就非常大,具體有多可觀呢?根據科學家們的測算發現,大概100萬個晶體分子當中,就差不多能有2000個水分子。
而距地球表面410到660千米深度的尖晶橄欖石差不多可以達到100個晶體分子當中,就能有1.5個水分子的存在。
通過理論計算和測算,科學家提出,在上下地幔的過度帶上應該具有大量的尖晶橄欖石。
並且,科學家還對在部分的水的總量進行了估算,如果我們按照尖晶橄欖石的平均含量僅為1%的計算(實際上已經往低了去估算),那麼僅僅是尖晶橄欖石所帶有的總水量就達到了4.5*10^(10)億噸,這個數字比地表總水量的三倍還要多。
所以,從這點來看,地球的水就不只是在地球的表面和地球的地殼當中,而是有大量的水是在上下地幔過渡帶上的尖晶橄欖石當中。那水到底是什麼時候進入到這些巖石的晶格當中的呢?坦白的說,這個問題至今還沒有得到解決。
地表和地殼的水
至於地表的水,科學家後來在澳大利也發現了鋯石碎片,通過測年法,科學家確定了這塊鋯石碎片是44億年前的,它存在於地殼裡,而不是地幔裡。地球也就是形成於45~46億年前,也就是說,地球形成之初地表和地殼就有水了。
後來,科學家根據各種現有的證據進行推算,他們認為地球早期形成沒多久,地球表面和地殼就已經存在了水。而地殼和地表的水,其實也在循環,這是因為板塊移動導致的。地殼分為兩種:一種是大陸地殼,比較輕,也比較厚;一種是大洋地殼,比較重,比較薄。由於地幔溫度高,又很粘稠,加上熱對流的作用,地幔就會流動,也就是會帶著地殼動。
因為大洋板橋更重,也更薄,因此就會呈現向下俯衝的狀態,這時候就會有大量的水進入到地殼當中,下圖中右側,我們就能注意到這些水後來還會跟著火山巖漿回到地球的表面。
這種現象不僅出現在地球歷史上那些板塊運動激烈的時候,實際上,時至今日也沒有停下來過,2018年11月份,有科學家發布了他們對於在馬裡亞納大海溝的研究,研究表明馬裡亞納大海溝附近,有大量的水被吞噬到地殼當中。
最後,我們來總結一下,水其實存在於地表,地殼和地幔當中,至於再往深還有沒有,我們目前不得而知。就目前所知道的情況來看,地球大部分的水,大概超過75%以上的水應該都在地幔當中,被保存在尖晶橄欖石的晶格當中。而地殼和地表的水只佔總水量不到25%的量。