首頁>科學>

地球水迴圈

在地球上,有個著名的水迴圈,說的是水在各個圈層中相互交換和轉移,某種程度上說,人類其實也屬於水迴圈的一部分。

在數千年來,地球的總水量大概維持在1.37 X 10^9 (km^3),這些包括了海洋當中的水,以及水迴圈當中的水。雖然,水迴圈中的水一直處於動態變化,但是地球的總水量幾乎是維持不變的。這個數字在眾多行星中算是不錯的成績了,不過在整個太陽系來看,含水百分比並不算高。

不過,以上說的這些,其實基本上都屬於地球表面的水,或者說屬於聚集在地表附近的水。實際上,地球不僅僅地表附近有豐富的水源,地球的內部其實也是含有豐富的水資源的,而且這個含量要比地球表面附近的水要多得多。

科學家就曾發現在距離地球表面200km深處,存在著一種石頭,我們現在稱為尖晶橄欖石,也被叫做林伍德石。這類礦石中富含水,據估算,林伍德石的水分子達到了每100萬個晶體分子就大概含有2000個水分子。

當深度達到410千米~660千米時,林伍德石中的水分子濃度,就可以達到每100個晶體分子中含有1.5個水分子。

而且科學家還發現,在地幔層中富含著大量的林伍德石,即便是往少了估算,這裡也大概含水量也達到了4.485*10^9(km^3),是地表附近總水量的3倍左右。

按照目前的主流理論,無論是林伍德石中的水分子,還是地表附近的水,都是來自於地球形成之初,以及地球形成之後外太空的小行星和彗星送來的水。那麼,除了地表附近的水迴圈之外,還存不存在其他的水迴圈呢?

海水正在被吞噬

實際上,地球確實存在一個另類的水迴圈,而且這個水迴圈是伴隨著整個地球的演化史在進行的,尤其是在板塊運動時尤為明顯。

有科學家曾經針對馬里亞納大海溝進行仔細地分析,他們發現馬里亞納大海溝每年都會吞噬數億噸的海水。

但是,你發現沒有無論馬里亞納大海溝如何吞噬海水,我們現在要面對的卻是全球海平面上升的現實,而且未來有一些國家還會因為海平面上升。那為什麼會這樣呢?

實際上,海平面上升的主要原因是全球變暖,但同時,這些被吞噬的海水,並沒有因為被吞噬後就消失了,而是從另外一個“水迴圈”回到地球表面,那具體是咋回事呢?

這就要從46億年前說起,當時在現在太陽附近的位置有一片2光年的分子云,在引力坍縮下,逐漸形成了太陽。在這個過程中有一些邊角碎料,就形成了現在的太陽系其他天體,其中包括地球。

在形成地球的過程中,水以氫離子,羥基等形式在水化作用下,被所在了分子云的晶格之中。起初地球形成時,溫度是非常高的,晶體中的水以氣體的形式存在於地球上,因地球引力的存在,它們沒有飄走。後來,隨著地球溫度的下降,地球下起了一場跨越千萬年的大雨,到了距今38億-40億年,大規模的小行星和彗星撞擊了地球,並且帶來了許多水。現在,我們地球上的水就是來自於這場大雨和這場“送水運動”,這也形成了地球的原始海洋。

最早地球是一片陸地,一片海洋,而不是現在這樣的有幾個大陸板塊和幾大洋。那地球到底是什麼時候變成現在這樣的呢?

板塊漂移

科學家通過研究現在海洋底部的地質情況就發現:現代海洋的形成不早於2.2億年。那我們應該如何理解這個問題呢?

我們其實可以簡單粗暴的把海洋看成是一個“坑"加上“海水”,科學家發現在的海洋的“坑”的年齡不超過2.2億年。所以,其實地球的陸地和海洋處於一個動態演化的過程,只是這個過程特別慢,以至於我們不太能夠感受到。那這個演化是咋來的呢?

這就要從板塊漂移說起了。按照目前的主流理論,在距今2.2億年前,地球上發生了一起劇烈的地質運動。在這個過程中,原本整塊的大陸被分裂開來。

我們都知道,地球的內部機構不是一成不變的,而是有結構的。地表之下是地殼,地殼之下是地幔。

大洋的地殼很重,同時還很薄;大陸地殼正好相反,很輕,卻很厚。說白了,就是兩者密度不同。而在地殼下面是地幔,地幔的溫度非常高,而且很粘稠。地幔會在熱對流的作用下緩慢流動。地幔的流動會帶

因為大洋地殼要比大陸地殼更重和更薄,以至於在重力的作用下,大洋板塊會被地幔帶動著往下俯衝,這時候就會有大量的海水湧入到地幔當中。這也就是我們上文提到了吞噬水的過程。但是並不是說,海水就會一直存在於地幔當中。實際上,它們會隨著岩漿而回到地表,然後再度參與到地球表面的水迴圈當中,這也就保證了地球表面的總水量是維持在一個區間內的,不會導致海平面下降。也就是在這個過程中,地球表面的大陸和海洋變成了現在的樣子。

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 愛因斯坦百年理論 又一次通過考驗