NASA的衛(wèi)星曾經(jīng)在距離地球500萬公里處拍攝了一張照片。
OSIRIS衛(wèi)星拍攝地球和月球@NASA
從這個角度看,地球就好像是一個水球一樣,在太陽系中的八大行星,只有地球表面覆蓋了很多水,大概占到表面積的71%,比陸地的兩倍還要大。而這些表面上的水也被我們叫做海洋。那海洋是如何形成的呢?
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今天,我們就來聊一聊這個話題:海洋的誕生。
關于這個問題,其實我們主要需要解決的是三個問題:
水從哪里來?
鹽從哪里來?
坑從哪里來?
我們來一個個聊一聊:
這事要大約從46億年前說起,在此之前發(fā)生了一次超新星爆炸。科學家認為這次的超新星爆炸來自于宇宙誕生之后的第二代恒星。
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恒星在劇烈的爆炸當中,把自己的物質(zhì)拋灑到了太空當中,形成了星云。其中就包含了氫、氧、碳、氮等元素。水以氫離子,羥基等形式廣泛地存在于星云物質(zhì)當中,并且隨著星云的冷卻,與各種星云物質(zhì)發(fā)生了水化作用,進入了礦物質(zhì)的晶格,鎖在了礦物質(zhì)當中。其中一部分物質(zhì)在引力的作用下,形成了地球。
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因為原始地球的內(nèi)部的溫度極高,而此時的地球更像是一個火球。
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在高溫作用下,水分汽化,與氣體一起沖了出來,升到了空中。因為萬有引力的作用,水蒸氣和一些較重的氣體分子并沒有進入太空中,它們圍繞著地球和氣體形成一個圈層。
后來,一顆火星大小的天體,它被我們叫做忒伊亞,它在原始地球形成后的前2000年~1億年,撞上了原始地球。
忒伊亞撞擊地球
殘留的碎片形成了我們今天的月球,這是科學家提出的關于月球形成的災變說。
月球成因的災變說
后來,隨著原始地球的地殼慢慢冷卻下來,水蒸氣和塵埃凝結成水滴,并落到了地面,形成了一場持續(xù)上百萬年的大雨。
冥古宙的大雨
這場大雨形成了原始海洋。
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再后來,含有大量水分的彗星和小行星陸續(xù)撞向地球,簡直就像是原始地球的送水工一樣。它們給原始地球補充了大量的水。而外太空送來的水和地球自身的水就是現(xiàn)在地球水的主要來源。
不過,這個時候的水其實并不是咸的,而是酸的。在太陽的照射作用下,水不斷地被蒸發(fā),變成了雨,雨在落回到地面,再次蒸發(fā),如此循環(huán)往復。在整個過程中,雨水溶解了巖石中的鹽分,經(jīng)過上億年的積累,海水開始變得又苦又咸。
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因為當時的地球大氣還沒有氧氣,所以也不存在臭氧層,太陽中的紫外線直接照射到地面上,導致地面并沒有任何生命的跡象。因為有了海水的保護,海洋里首先出現(xiàn)了生命??茖W家猜測這大概發(fā)生在38億年以前,在海底的熱泉口附近誕生了生命。
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大約在24億年前,藍藻等微生物通過光合作用吸收了空氣中的二氧化碳,并釋放出氧氣。它們的出現(xiàn)使得氧氣的含量急劇上升。氧氣在大氣層中逐漸積累,并開始形成了臭氧層。臭氧層的出現(xiàn)阻擋了大量來自于太陽的紫外線。于是,拉開了一場生物大登陸的序幕。
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曾經(jīng)有一度,科學家自然而然地認為海洋應該是差不多和地球一樣的古老的??墒呛髞斫?jīng)過對海洋底部的巖石進行研究,科學家驚訝地發(fā)現(xiàn),這些巖石的壽命最老的也不超過2.2億年。
我們可以這么理解,海洋的水是來自于45億年前,而承載海水的“坑”實際上是2.2億年前逐漸形成的。也就是說,最早的原始海洋的“坑”和現(xiàn)在海洋的“坑”并不是一個“坑”。
要搞清楚這件事就得和地質(zhì)學結合了起來,不過這里要先說明一點關于板塊構造動力的相關學說,在地質(zhì)學界簡直就是一場曠日持久的論戰(zhàn),至今都還沒有一個準確地定論。在這里,我們就挑主流的說法來講。
按照板塊漂移學說,大概在2億年之前,地球上只有一塊“泛大陸”,它被“泛海洋”所包圍。然后“泛大陸”開始破裂,大概到距今200,300萬年前,才形成了現(xiàn)在這樣的七大洲和五大洋的基本地貌。
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但這只是解決了五大洋的形成,我們還是不知道為什么海洋底部的巖石不超過2.2億年。
這其實就和板塊漂移的方式有關,我們要先來了解一下地球的結構。
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地球上主要有兩種地殼:大洋地殼和大陸地殼。大洋地殼很重,但也很薄。而大陸地殼則相反,它很輕,卻很厚。而地殼下面是又熱又粘稠的地幔。在熱對流的作用下,地幔緩慢流動著。這也帶動著大洋地殼的生長和運動。
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因為大洋地殼比大陸地殼更重,并且更薄。所以它的運動方式是向下俯沖的。
來源:ucsb.edu 作者:Tanya Atwater
在這個過程中,海底開始擴張,
來源:ucsb.edu 作者:Tanya Atwater
比如:南太平洋的形成。
來源:ucsb.edu 作者:Tanya Atwater
之后,以同樣的方式,海洋實現(xiàn)了大規(guī)模地擴張。
來源:ucsb.edu 作者:Tanya Atwater
也就是說,距今2.2億年前之后,在地殼運動過程中,海底底部的巖石有過一輪的更換。所以,科學家才會發(fā)現(xiàn)海洋底部的巖石都不超過2.2億年。這也就是解決了“現(xiàn)代海洋的坑”的問題。
我們?nèi)缃竦暮Q笠簿褪窃谶@一次板塊運動過程中逐漸形成??梢哉f,海洋的形成也是伴隨著整個地球的演化。
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關于海洋的形成,我們就說到這里。
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