科學(xué)家在尋找地外宜居星球時(shí),總是把該星球是否具有液態(tài)水作為重要的指標(biāo),這是因?yàn)榈厍蛏辖^大多數(shù)生物都必須要依靠水才能存活。
但是問(wèn)題也隨之而來(lái),既然水這么重要,那么現(xiàn)如今地球上所有的水都是怎么來(lái)的呢?海洋又是怎么形成的呢?
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目前關(guān)于水是怎么來(lái)的有兩種假說(shuō),一種認(rèn)為水是地球自帶的,被稱為:自源說(shuō);另一種認(rèn)為水是小行星撞擊地球時(shí)送來(lái)的,被稱為外源說(shuō)。
自源說(shuō)認(rèn)為,地球上的水在地球形成時(shí)就已經(jīng)存在了。我們知道,地球形成于大約45.5億年前,在當(dāng)時(shí),太陽(yáng)系內(nèi)沒(méi)有任何一個(gè)星球,而是一片直徑長(zhǎng)約2光年的星云物質(zhì)。我們知道,星云物質(zhì)是恒星的搖籃,當(dāng)這些星云物質(zhì)引力坍塌之后,就會(huì)逐漸凝聚在一起,形成一個(gè)小星球,在宇宙中,引力會(huì)不斷將周?chē)男窃莆镔|(zhì)拉向小星球,導(dǎo)致該星球質(zhì)量越來(lái)越大,內(nèi)部溫度也越來(lái)越高,最終引發(fā)星球內(nèi)部核聚變反應(yīng),這就是太陽(yáng)。
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而形成太陽(yáng)的邊角碎料,以同樣的方式形成了太陽(yáng)系內(nèi)的其他星球,包括地球。之所以地球沒(méi)有成為恒星,是因?yàn)榈厍蛸|(zhì)量不夠大,無(wú)法引發(fā)地球內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。
我們知道,水是由氫和氧組成的,其中氫在宇宙中非常常見(jiàn),而氧卻極為罕見(jiàn),但是在地球上氧元素的含量非常豐富。這意味著在地球形成的過(guò)程中,水就已經(jīng)存在了,只不過(guò)在地球剛形成時(shí),地球溫度非常高,導(dǎo)致水無(wú)法以液態(tài)的方式停留在地球表面,而是蒸發(fā)到了大氣層中,由于引力的存在它們沒(méi)有跑太遠(yuǎn);還有一部分水以氫離子與羥基等形式和星云物質(zhì)發(fā)生水化作用,被鎖進(jìn)了礦物質(zhì)的晶格之中。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在地幔層中的巖石晶格中有許多水,甚至比地球表面的液態(tài)水還要多。
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其中蒸發(fā)到大氣層中水,在地球逐漸降溫之后,這些水蒸氣才凝結(jié)成雨降落在地球表面,并持續(xù)了下了一場(chǎng)持續(xù)上百萬(wàn)年甚至千萬(wàn)年的大雨,形成了原始海洋。
除了地球自帶的水之外,科學(xué)家們還認(rèn)為地球上的水有一部分是小行星撞擊而來(lái)的。
在地球剛剛形成的3億年里,地球軌道上仍舊有許多小行星等沒(méi)有清理干凈,這些小行星質(zhì)量較小,在受到地球引力的吸引時(shí),會(huì)被拽入到地球,最終降落到地球表面。
根據(jù)科學(xué)家們的研究我們知道,在太陽(yáng)系中有許多星球都存在著水,甚至有許多星球含有液態(tài)水,早期的小行星中一定也含有大量的水。
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這些小行星持續(xù)不斷的撞擊,為地球源源不斷地運(yùn)來(lái)了大量的水??茖W(xué)家們通過(guò)研究水的同位素研究證明了這一點(diǎn)。
現(xiàn)如今,主流科學(xué)家認(rèn)為,地球上的水可能是由地球自帶的水以及小行星撞擊送來(lái)的水共同構(gòu)成,這些水在溫度適宜的條件下,以液態(tài)的形式存在在地球表面,形成了原始海洋。
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盡管海洋早在地球形成早期就出現(xiàn)了,但是海洋的成分,以及面積大小并不是固定不變的。
在不同的時(shí)期,海洋的成分也會(huì)有所變化,這是因?yàn)楹Q笾械乃畷?huì)被蒸發(fā)到大氣層中,而大氣層中的水蒸氣又會(huì)凝結(jié)成雨,降落到地球表面。雨水不斷地沖擊著地球表面,會(huì)帶走地球表面的礦物質(zhì),使其匯入到海洋之中,所以海洋的成分也在不斷發(fā)生變化。
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而且,在特殊時(shí)期,海洋環(huán)境還會(huì)變得非常惡劣,比如:大規(guī)?;鹕絿姲l(fā)時(shí)期,不僅會(huì)導(dǎo)致大量二氧化碳被釋放到大氣層中,還會(huì)使得酸性物質(zhì)比如二氧化硫釋放到大氣層中,二氧化硫會(huì)溶于水中,形成酸雨降落到地表,而酸雨又會(huì)匯入到海洋,最終使得海洋酸化,大量生物滅絕。
好在地球也有調(diào)節(jié)機(jī)制,這些酸性物質(zhì)也會(huì)和海洋其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),使得海洋中的酸性物質(zhì)減少。
再加上地球板塊從未停止運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致海洋的面積、大小和形狀等都會(huì)隨著時(shí)間的改變而改變。也就是說(shuō),雖然形成海洋的水是地球自帶的以及小行星撞擊時(shí)運(yùn)來(lái)的,但經(jīng)過(guò)40多億年的演化,海洋里的成分已經(jīng)和原始海洋成分發(fā)生了翻天覆地的變化。