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水自天上来

2019-10-23华庆富

高中生之友(中旬刊) 2019年10期
关键词:太阳风彗星陨石

○华庆富

当航天员遨游在太空中时,他们眼里的地球恰似一颗水球,大片大片蓝色的海洋中,漂浮着我们叫作各大洲的“小岛”!我们知道,海洋面积占地球总面积的71%,如果将看起来属于陆地的南北极冰山也算进来的话,地球的水分布的面积不会低于80%。那么如此多的水是从哪里来的呢?是地球本身就有的还是来自其他地方?

一、月球送水说

内太阳系的几大行星,给我们的感觉就是一个词:干燥!比如,我们地球周围的水星、金星和火星这3颗行星,没有一颗不是干涸的炼狱,地表根本就看不到有水的迹象。天文学家们已经找到了原因:45亿年前太阳系刚刚形成时,由于靠近太阳的区域非常炎热,水早就被吹送到外太阳系去了,所以处于外太阳系的天王星和海王星,就聚集了大量的水,它们的质量是地球的10多倍,其成分大部分都是水!不过因为远离太阳,它们的温度非常低,因此这些水绝大部分是以冰的形式存在。而近一些的土星和木星等气态巨行星,其周围众多卫星的含水量也都超过了地球,甚至包括薄薄的土星环,它的含水量也远远多于地球。所以在外太阳系,有着很多“湿”的物质,而在我们所在的内太阳系,更多的是“干”的岩石。

可是,在45 亿年前,来自外太阳系的一颗火星大小的行星忒伊亚,受木星或火星影响,轨道变得不稳定,因而和地球发生了惊天大碰撞,忒伊亚撞击地球时,一部分物质进入太空轨道,从而形成了月球,另一部分则留在地表和地幔里,将大量外太阳系的水带到了地球上。

这可不是什么科幻片,而是有着丰富的证据的。我们知道,地球一直在接受着来自太空的陨石的洗礼。研究表明,落到我们地球上的陨石大致可分为两种,一种是来自外太阳系富含水的“碳质”陨石,一种是来自内太阳系的干燥的“非碳质”陨石。科学家们测定,两种陨石中含有的钼同位素比例是非常不同的,因而可以区分碳质陨石和非碳质陨石,进而知道它们究竟是来自外太阳系还是内太阳系。

研究人员为此测量了地球上钼同位素的组成,结果表明,它们的比例介于碳质陨石和非碳质陨石之间,这意味着地球上一部分钼是来自外太阳系的。因为钼是一种亲铁元素,地球早期的钼大多和铁一起沉入了地心,地球上的钼更多应该是来自地球形成的后期阶段。由于地幔里这些钼已可证明是来自外太阳系,那么忒伊亚就是来自外太阳系的“水的搬运工”。

二、太阳送水说

也有科学家认为,源源不断的太阳风给我们送来了甘露。太阳风是一种连续存在,以200~800千米/秒的速度高速运动。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子(氢原子核)和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以被称为太阳风。在不是太阳的情况下,这种带电粒子流也常称为“恒星风”。我们知道,氢和氧结合生成水。根据推算,从地球诞生到现在,地球吸收太阳风的总量达1.70×1023克。如果这些氢全部与地球上的氧结合,可以产生1.53×1024克的水,这与地球目前总量145 亿吨水量的数字十分接近。

三、彗星送水说

科学家们的脑回路向来就是复杂的,他们中的一些人就认为,地球上的水源来自彗星,因为在太阳系很早之前就有了液态水的存在,而且这些水与岩石以及尘埃慢慢成为彗星,当大量彗星撞击地球的时候,这种撞击就给地球带来了大量的水资源。这些彗星不仅含有水,还具有形成原始生命所必要的元素。

人类成功登月后,采回了大量月岩样本,其中包含着形成于撞击事件中的岩石。人们把算出的撞击事件年龄画上时间坐标,发现其并非均匀地分布在每段时间轴上,而是异常集中于38 亿年这个界限前后。也就是说,现在月亮上那些密密麻麻的陨石坑,绝大多数都是在38 亿年前后形成的,形成于其他时间的则非常少。正好,38 亿年也是地球的熔融表层开始凝固为固态岩石的时代。当时,全球熔融的炽热地表,将无数彗星带入地球的水分蒸发,聚集在原始的大气中。而随着地表的冷却,水分开始从大气中凝固,全球范围内的无尽豪雨,从混沌的原始大气中倾泻而下,冲刷着地球新生的地表,也创造出原始的大地与海洋。

当然,地球的水究竟从哪里来,还有着各种不同的版本。不过更重要的是,地球与太阳之间恰到好处的距离所营造的温度环境以及合适的引力,是这些水没有逃逸出大气层的根本保证。否则地球也会像内太阳系的其他行星一样,败家子般的快速挥霍完充沛的水量,或者像外太阳系的那些行星,将这些水冻结成冰原或者冰山。

最后,用一句李白的诗结束今天的讨论:黄河之水天上来!

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