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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。
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1 Y# L8 i9 k- U2 N1 p/ Q 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。 n4 \% h1 k7 r' `& ~+ [8 p" S
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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。
% p0 v2 ^) {2 V5 Z 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。
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! [; J9 c; ^7 s4 K$ q 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。 7 X1 w6 q" c& N% k) |
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& T# X3 _- E/ T8 R3 x& ]8 ^+ a, B/ I" N 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。 3 w$ G+ S. G' \0 e& P# |
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。 , U1 o1 M7 b) ^/ F1 f3 Q$ D
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' e$ ~8 ]7 o3 b- 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。 1 Y( t6 i* U- Q& t% u
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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。
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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。 & E; b6 {7 t* d+ S6 [
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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。
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