我們生活的地球水資源非常的豐富,海洋面積占了地球表面的71%,整個海洋中有大約13億立方千米的水。
不過這麼多的水並不能被直接飲用,還記得以前我們經常會說:要節約用水,淡水資源將會枯竭!這句話其實反應了一個時代人類認知的問題,確實淡水資源只占了全球總水量的2%。
但是地球上的水循環一直都在進行,只要海洋中有水,只要我們合理利用,只要我們的生態環境不被嚴重的破壞,淡水資源是不會枯竭的。
因此近些年來我們很少再說節約用水這句話了,但要做到合理利用,不浪費就行。所以可以這麼說:水在地球上就是一種取之不盡用之不竭的資源。
並且在地球的歷史上,水資源肯定比現在更加豐富,畢竟地球不是一個封閉的系統,水經過漫長的時間也會以氣態的形式緩慢的逃逸到外太空。
我們現在看到的某些陸地在數億年前曾經也被海洋覆蓋,例如喜馬拉雅山脈,曾經就處在海底。因為我們在最高的山峰珠穆朗瑪峰上發現了海洋古生物化石。
這就為我們帶來了一個問題,這個問題也是網友在我另外一篇文章的評論中提到的問題:地球誕生的時候,是一個熔融狀態的大火球,那麼這一開始的水是怎麼來的?為什麼地球會經歷長達數百萬年的傾盆大雨,從而造就了全球性的海洋。
要解釋這個問題,還得從地球的誕生說起。
地球和整個太陽系誕生在大約46億年前,在此之前宇宙已經經歷了將近90億年的演化,並且在太陽系誕生的「位置」至少還存活過一顆大質量恆星。
這顆恆星可以說是整個太陽系的「爸爸」,正是它的死亡將一生中所創造的重元素拋灑到宇宙中,並且擾動了周圍的星際介質,使得氣體雲開始在引力的作用下開始坍縮。
為太陽系的誕生提供了必要的條件以及豐富的物質。那麼這團誕生的氣體雲中當時都有哪些元素呢?
沒錯就是你平時看到的元素周期表中的所有元素。那麼這團氣體雲中的元素比例呢?請看下圖:
我們只需要看含量最高的前四種元素,毋庸置疑它們分別是:氫、氦、氧、碳。
因為宇宙一開始誕生的時候,通過大爆炸的核合成階段只為我們提供了氫元素和氦元素。按照原子的數量來說,當時(大爆炸4分鐘後)氫原子的數量占了98%,氦原子數量2%。
所以氫元素和氦元素不管你在宇宙中的何處,它們的含量都是最高的。其他所有的重元素都是後來在恆星中通過核聚變的方式形成的,然後恆星通過死亡爆發,拋灑物質來豐富宇宙介質中的元素。
不過就算有恆星的核聚變,但在宇宙中所有的重元素的含量相對於氫和氦來說都是微乎其微的。
在形成太陽系的氣體雲坍縮的時候,中心的太陽無疑是佼佼者,它吸引的物質最多,也率先點燃了核聚變。
太陽形成時,它所包含的元素按質量計算的話,有71%的氫、27%的氦和大約2%的「其他」重元素組成。
那麼地球呢?看下圖:
雖說它和太陽在同一片星雲中誕生,元素組成相同,但比例完全不一樣,地球是一顆岩石行星,由大量的氧、矽、鋁、鐵、鈣等重元素組成。
這是因為地球和其他三顆岩石行星(水星、金星、火星)處在太陽系的內層,太陽風的爆發和輻射吹走了大量的輕元素,並且地球的質量也不算太大,所以並不能很好的留住大量的氫和氦。
因此重元素在地球上占據了上風,不過我們別忘了宇宙中除了物理還有化學,氫元素可以通過化學分子的形式被保留下來。(氦元素在地球上真的很稀缺,這裡就不再討論了。)
由於氫元素的丰度非常高,並且它可以和第三多和第四多的氧元素和碳元素很好的鍵合形成水和二氧化碳。
這兩種化合物比較重,因此在地球形成的時候由於引力的作用保留了相當可觀的水和二氧化碳。這兩種化合物被封存在了地球內部。
但是地球形成的時候,是由引力在不斷的吸積物質,重力勢能的釋放,就導致了整個地球像一個大火球一樣熾熱。
因此數十億年前的地球火山活動異常的頻繁,大量的物質會從地球內部被噴射出來,當然也攜帶了大量的水蒸氣和二氧化碳。
此時的地球大氣層根本不適合呼吸,溫室效應非常強,但是由於地球引力的存在這些水蒸氣和二氧化碳並不會逃逸到外太空。
有了水蒸氣和二氧化碳,何愁沒有雨和海洋?因此地球就下起來長達數百萬年的雨,水與二氧化碳融合形成碳酸, 被下到地球表面,開始侵蝕地表岩石形成了碳酸鹽,以及大量了礦物質被溶解在水中。
地球也在長達百萬年的降水中被逐漸的冷卻,大量的水開始在地球表面積聚,就形成了全球性的海洋。
水除了來自地球內部以外,早期的地球也經常被太空隕石光顧,你想一下太陽系剛形成的時候一片混亂,需要很長的時間去慢慢的穩定下來,那些軌道附近的隕石(邊角料)也會慢慢的被清理。
因此隕石的撞擊也給地球帶來了大量的水資源,甚至我們還認為在隕石撞擊地球的過程中,還為地球帶來了有機化合物,例如:胺基酸、卟啉、烷烴、芳香烴、嘌呤和嘧啶等一些複雜的碳分子長鏈。
甚至人們也認為地球上的生命來自於外太空。
所以說,宇宙中的星球上有水太正常了,畢竟氫和氧這兩種元素非常豐富,沒水才是特例。就連離太陽最近的水星的南北極中的隕石坑中我們也發現了水冰的存在。
這也是為什麼我們在尋找外星生命的時候,首先都在尋找液態水,尋找和我們一樣的、以碳元素為基礎框架的生命。
畢竟在宇宙中由氫、氧、碳這三種最豐富的元素組成生命是最容易也是最合理的。你覺得呢?