|
+ r2 T2 H2 j t6 S, Q# |+ K3 H7 G 可以说地球是宇宙的幸运儿,从碳基生命存在的基础条件来看,地球与太阳的距离适宜,拥有大气层,氧气含量适中,具备稳定的磁场,特别是拥有大量的液态水,这些都为生命的形成和演化创造了得天独厚的条件,在迄今观测到的诸多地外行星中,还没有哪一个像地球这样存在着异彩纷呈的生命世界。 : {+ V. }" i7 ^0 N
/ m* N0 o$ z5 y" i2 _# \
8 r9 L, Y h7 y6 _8 R% z# y9 J, S & Y# k# ]3 X+ I* ^% ^ i$ |; c$ e
7 h7 e% e, l/ _8 V" _9 D: C- Y9 |
8 ]6 e. Q: u* i 水作为生命之源,其重要程度不言而喻,无论是地理学、地质学、生物学,还是天文学、气象学等诸多领域,都将水作为重点研究课题。在2018年底,有研究机构在《自然》杂志上发了一篇文章,指出在马里亚纳海沟底部,存在着大量海水倒灌进入地球内部的情况,这个数量达到了每年数亿吨之巨,这篇文章在世人中引起了强烈反响,有些人甚至担心如果长此下去,地球海洋中的水会不会全部倒灌那个“无底洞”中,地球也因此会变为一个“干涸”之球。
- p7 D( O9 z4 m% l# `2 ] v
# t) P) O9 v$ L
; S8 C1 a6 g- K2 u* I6 D + {: g- T+ T+ b8 ^ u& n1 y7 u
6 ~# K) k; B# b' T( j$ Y * {3 y+ S8 u2 y6 I) s8 }3 {! Z
事实上,海水倒灌进地球内部的情况是常有的事,在海洋底部比较普遍,但不会造成地球干涸的情况,因为以每年如此巨量的海水倒灌,从地球海洋生成之日起至今起码有40亿年的时间,海洋早就干涸了,根本挺不到现在。
3 y. Q# b7 F- Z6 d. |3 {3 P6 u 地球在46亿前刚形成之时,整体温度非常高,地表呈现的基本上是熔融的状态,随着时间的推移,地球周围的星际物质变得越来越少,撞击地球的频率越来越低,这时候的地球除了从太阳接收辐射能量以外,本身作为一个热源不断地向外界空间辐射热量,整体温度逐渐下降,于此地球的组成物质,在比重不同的情况下逐渐发生不同程度的沉降,那些比重较大的物质沉降作用非常明显,沉降的深度也越接近地核,而比重较小的物质,则留在了较浅的地层中,最终形成了地核、下地幔、上地幔、地壳的分层结构。 ) u; C. B# h& ~7 Z* Y# J
\# ^' E [# X & ^. \8 C( H5 t1 Y$ [' Q9 n! i
* i1 _( w( A1 j! O6 J# f& M% z
2 l1 Z' x) {8 [0 o
; F/ N( [/ y* Z( S: g% K1 u1 S 在地球整体降温的过程中,随着地球内部能量的释放,大量尘埃物质、二氧化碳和水蒸气也被带出,逐渐形成了大气层,于此同时,被带出的水蒸气持续进行着凝结、蒸发、再次凝结的过程,再加上外来天体特别是彗星的撞击也带来了大量的水分,使得地球上的水资源越来越多,逐步在地球表面地势较低的区域聚集起来,面积不断扩张,最终形成了原始海洋。
9 a' x( S, S( W7 O7 f$ P
% @( x) \: F+ o+ H, q / s" I9 k- t8 t$ H' i- W2 l
$ Y& i+ c. t0 E* Y3 M8 Q4 `1 m* x ; @, C2 t+ A* ?' |7 ]5 }- x
: R5 ^5 ?% ?3 n5 c- F) b
我们通常意义上说的地球水循环,基本上都是围绕海洋、大气圈和陆地三者之间来讨论分析的,在海洋和陆地之间的交换称为大循环,而在海洋和海洋、陆地和陆地小区域间的交换称为小循环,这是地球上水资源循环的主要途径。不过,在海洋底部,还存在着一种水的循环方式,是通过海洋与地球内部作为交换的场所来进行的。 2 X3 v: l. }1 [
由于地壳是“飘浮”在软流层之上,随着地球的运动以及内部能量的积聚、释放过程,地壳本身是随时处于一种相对位移的状态,而海洋地壳由于组成物质的比重,相对于大陆地壳要小一些,所以在地壳的位移过程中,海洋地壳通常都会处于大陆地壳的下方,当二者发生挤压和碰撞时,大洋地壳往往都会下插俯冲至大陆地壳的下方,从而将海洋底部的沉积物质、大量海水带入更深的地球内部。因此,在地球各大海洋和陆地的交汇地带,这种海水被吞噬的现象非常常见。 ' ~6 \. Z( c5 O* i! o% u* s
0 C, m/ ~4 t" c9 J6 i
* b& J0 \2 x2 h( r
* Y- b0 a; x5 k
5 g+ f1 @7 B5 ]) |6 M7 z
& {& D/ A, t4 p. @, X 那么,被带入地球内部的海水,到底去哪了呢?一种是作为结晶水的形式存在,被吞噬的海水,如果被带到地球内部一个新的区域,或者内部熔岩态物质因移动发生明显变换时,在较高的温度和较大的压力下,会与岩层物质结合,以结晶水的形式存在各种矿物的晶体中,这种水的转换方式有一定的饱和性,在海水持续倒灌的情况下,极容易使矿物结晶水含量达到饱和,因此并不是主要的转换方式。
# g* M5 s( p5 |) q, ?- K v
( f# P; N: M6 _6 H ! N. d/ h* L2 Y$ Q
2 |- l) x/ n, @% j5 A H% s: L0 p7 n7 P
9 _4 I; k2 P; T4 y' t / H1 b, ~5 T2 S# G8 W
第二种是形成水蒸气,被储存在不同岩层的分隔空间、孔隙中,或者随着熔岩的流动而发生运动。当地球内部的能量积聚越来越高时,就会通过海洋地壳中较薄、较脆弱的区域,以海底地震、火山喷发释放出来,在此过程中,大量的水蒸气也被带出来,重新融入海洋或者被带到大气层中。 9 t( u9 `# m8 N0 j
8 P& c& A6 \* H# f1 |2 I
# f3 [/ X/ O; H8 O- [% b+ U
! y5 x- p/ H# ~' f& O" J; o
/ j! T4 i- X! \1 T- j9 ?" Z
4 x% Y. c4 [- I( D" b& _+ |& _1 i
第三种是以海底热液的形式被带出来。有一部分被吞噬的海水,通过海底地壳的裂缝进入地球内部,遇到高温的岩浆形成高温水,从海底类似“烟囱”的结构中重新喷涌出来,同时还将流动过程中还会溶解一些岩层中的金属矿物,遇到冷的海水后凝聚沉积,在海底形成特定的厌氧生物群落,成为深海重要的生命源泉之一。
3 J7 G! S' l1 u4 V6 [ 7 a8 Y2 H( I# V9 I% Y1 N
7 q( h% w* e: v! g. f
) ]) f7 G6 B# W9 Y9 v+ R
6 b- y/ }8 ?" n4 R# E }2 F$ U- u
9 K5 ~7 j: d6 B, Z* c 综上,虽然海底每年有大量的海水被吞噬进入地球内部,但是这些水并不是“一去不回”,它们通过各种不同的渠道又重新返回海洋或者大气层中,从而实现了地球水资源的动态循环和平衡。
" ~% g1 _3 g3 J* F( V- d6 h; h- S7 T, [- F
# f# m5 u9 v& @2 T) k- k4 G' {0 b& p/ w- Q: P5 ~* V
2 v) J4 e. C( R
% |! U2 p' d; ~8 B# B' Q) u( C* ? |