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深度科普:地球表面海洋面积占了70%,这么多水哪里来的?

IP属地 中国·北京 编辑:朱天宇 宇宙时空 时间:2025-07-02 22:31:19

从太空俯瞰地球,映入眼帘的是一颗被蓝色所覆盖的美丽星球,那深邃的蓝色正是广袤无垠的海洋。

地球,这颗独特的行星,约 71% 的表面被水覆盖 ,如果将地球上所有的水汇聚在一起,能够形成一个直径约 1384 千米的巨大球体,而海洋就占据了这其中的绝大部分。水的总体积约为 13.86 亿立方千米,如此庞大的水量,使得地球当之无愧地成为了宇宙中一颗 “水的星球”。

地球拥有如此丰富的水资源,那么这些水究竟从何而来呢?

科学家普遍认为,地球诞生于约 46 亿年前的太阳系早期。

那时,太阳系还只是一片巨大的分子云,主要由氢、氦以及少量的重元素组成。这片分子云在某种外部力量的作用下开始坍缩,可能是附近超新星的爆炸,也可能是其他星际事件。随着云团的坍缩,中心部分的物质逐渐聚集,形成了原始的太阳。而周围的物质则在重力作用下,不断聚集、旋转,形成了一个称为 “原行星盘” 的圆盘状结构。

在原行星盘中,尘埃和气体逐渐聚集,形成了小的固体颗粒。这些颗粒又通过碰撞和合并,形成了更大的天体,被称为 “原行星”。地球的形成便是经历了这样一个漫长的吸积过程,原行星不断吸引周围的物质,质量和体积逐渐增大,最终形成了地球的雏形。

刚形成的地球与如今我们所熟知的地球截然不同,那时的地球是一个炽热的熔融球体,表面被岩浆海洋所覆盖,温度极高,环境极为恶劣。

随着时间的推移,地球逐渐冷却,表面的岩浆开始凝固,形成了最初的地壳。同时,地球内部的放射性元素衰变产生热量,使得地球内部保持着高温状态,这也导致了频繁的火山活动。火山喷发释放出大量的气体,包括水蒸气、二氧化碳、氮气等,这些气体逐渐聚集在地球周围,形成了原始的大气层。

在地球漫长的演化历程中,来自宇宙深处的彗星和小行星可能扮演了至关重要的角色,它们或许是地球水资源的重要提供者。

彗星,常被人们称为 “脏雪球”,主要由冰、尘埃和岩石物质组成,其中水冰是其重要的成分之一,含水量可以达到彗星质量的一半以上。当彗星接近太阳时,它的冰和尘埃成分开始汽化,形成独特的彗尾和朦胧的彗发 ,这一现象充分证明了彗星中丰富的水冰存在。小行星虽然主要由金属和岩石物质组成,但科学家们也发现,不少小行星上同样存在水冰。

在太阳系形成初期,原始地球不断遭受彗星和小行星的撞击。这些小天体以极高的速度冲向地球,在撞击的瞬间,巨大的能量释放使得它们所携带的水冰迅速融化、汽化,进入地球的大气层和表面。

随着时间的推移,这些水分逐渐汇聚,为地球水圈的形成奠定了基础。科学家通过对地球上发现的陨石进行分析,发现其中有些含有与地球水相匹配的氘氢比。氘氢比是指水分子中氘原子和氢原子的比例,它可以反映出水的来源和演化历史,这一发现为彗星和小行星撞击带来地球水的观点提供了有力的证据。

通过对月球进行探测,也发现了月球表面和内部存在着水分子和水冰,这些水可能也是由彗星和小行星撞击月球时留下的,从侧面印证了这种撞击带来水的可能性。

在太阳系早期,大量携带着由太阳风产生的水分子的尘埃颗粒,随着小行星撞击地球的过程来到地球。这些水分子在地球的引力作用下,逐渐融入地球的物质体系中,成为地球水资源的一部分。这一过程虽然看似缓慢且微小,但经过数十亿年的积累,太阳风产生的水分子对地球水的贡献或许不容小觑。

地球内部的物质反应被认为是水形成的一个重要途径。

在地球形成初期,其内部含有大量的氢、氧等元素。这些元素在高温、高压以及复杂的物理化学条件下,通过一系列的化学反应逐渐结合形成了水分子。例如,氢和氧可以在特定的条件下发生反应,生成水蒸气,其化学反应方程式为:2H₂ + O₂ = 2H₂O。这一过程可能发生在地球内部的高温区域,如地幔深处。

科学家通过对地球内部结构和物质组成的研究,为这一理论提供了支持。地震波的研究揭示了地球内部的结构和物质状态,表明地球内部存在着适宜化学反应发生的环境。同时,对一些来自地球深部的岩石样本进行分析,也发现其中含有与水相关的矿物成分,这进一步暗示了地球内部物质反应生成水的可能性。

地球内部的岩浆中含有大量的水,这是内源说的另一个重要依据。虽然岩浆的温度极高,通常在 700℃ - 1200℃之间,但在强大的压力作用下,水分能够以特殊的形式存在于岩浆之中。研究表明,岩浆中的含水量可以达到一定比例,有的甚至能达到 30%。

当火山喷发时,岩浆从地球内部深处上升到地表,压力迅速降低,岩浆中的水分被释放出来,以水蒸气的形式进入大气。随着大气中的水蒸气遇冷冷却,它们会凝结成小水滴,形成降雨,最终落到地面,汇聚成地表的水体。

尽管外源说和内源说为地球水的起源提供了重要的研究方向,但这一问题仍然存在诸多未解之谜。目前,关于地球水的来源尚无定论,外源说和内源说都有各自的证据支持,但也都面临一些挑战和质疑,无法完全解释地球上如此庞大的水资源的形成和演化过程。

在未来的研究中,科学家们计划进一步深入探索太阳系中其他天体的水资源情况,尤其是彗星、小行星和卫星等。通过对这些天体的详细研究,对比它们与地球水在同位素组成、化学成分等方面的差异,有望更准确地判断它们对地球水来源的贡献。

同时,随着探测技术的不断进步,对地球内部的研究也将取得更多突破,科学家们将运用先进的地球物理探测技术和数值模拟方法,深入探究地球内部物质的组成、结构和演化过程,以及地球内部水的储存、迁移和释放机制 。

同位素分析技术也将在未来的研究中发挥更加关键的作用。科学家们将不断改进和完善同位素分析方法,提高分析的精度和准确性,以获取更详细、更可靠的水同位素数据,从而更深入地了解地球水的来源和演化历史。多学科交叉研究也是未来的重要趋势,地球科学、天文学、物理学、化学等多个学科将紧密合作,共同攻克地球水起源这一科学难题 。

地球上水的来源至今仍是一个充满争议和未解之谜的科学话题。无论是外源说中彗星和小行星的撞击,还是太阳风与尘埃颗粒作用产生的水,亦或是内源说里地球内部物质反应生成的水以及岩浆中释放的水,每一种假说都有其合理之处,也都在不断地接受科学研究的检验和完善 。

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