2022年地球上的水科普知识介绍阅读.docx

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1、2022年地球上的水科普知识介绍阅读 水只会在人们习惯找到它的地方渐渐消逝，仍旧会有大量的水存在于地幔中，比如存在于岩石中的水。而地球上的水几乎都来自于外太空。下面就是我给大家带来的地球上的水介绍，希望大家喜爱! 地球上的水介绍 美国作家查尔斯费什曼所著的一本书大水荒：水资源大战与动荡将来中告知我们：水只会在人们习惯找到它的地方渐渐消逝，仍旧会有大量的水存在于地幔中，比如存在于岩石中的水。而地球上的水几乎都来自于外太空。 1猎户座星云是个“造水工厂” 迄今为止，地球上发觉的最古老的岩石在加拿大魁北克省北部，有42.8亿年历史。这些年头久远的岩石，几乎与太阳系的年龄相近(据估计，太阳系已经存在4

2、6亿年)。可是你或许不知道，我们卫生间的水龙头里流出的水，极有可能比加拿大的岩石更为古老它可能已存在了43亿、44亿或者45亿年。 尽管这个说法仍存在争议，但应当说我们现在所拥有的水，的确早已存在，并会恒久存在下去。因为地球上的水的分子式始终都是H2O。这些水不仅来自太空，甚至也形成于太空。事实上，水本身就是宇宙的“体液”，比太阳系的形成还早数亿年，甚至数十亿年。 加里梅尔尼克是美国哈佛高校天体物理学中心的资深天体物理学家，他也是1997年时通过欧洲航天局设计的红外线太空天文台，发觉一个相当规模的“星际水源”的团队成员之一。多年来，他始终用轨道望远镜探讨星体的形成和太空水。他发觉猎户座的星体属

3、于银河系，其旁边有一个亮闪闪的点，即猎户座“宝剑”上的一个小圆点，事实上它不是星体，而是一个巨大、光明、由气体和尘雾形成的云团，即“猎户座分子云团”。氢气就在这种云团里凝聚，正在形成新的星体。梅尔尼克说：“猎户座离地球最近，是大星体形成的区域。”这个氢气云团看起来像猎户座旁的一个小圆点，其实它规模浩大，可以产生成千上万个星体。 梅尔尼克在和同事们用望远镜视察猎户座分子云团时发觉，那里“每24分钟产生的水，足以填满地球上的全部海洋”。这些星体结合或分解时会发出冲击波，冲击波穿过含有游离态的氢和氧的气体云，当冲击波冲击氢原子和氧原子使它们结合时，通常就会形成水。 在此须要强调的是，氢是宇宙中最普遍

4、的元素，而氧元素位列第三。因此，悬挂在猎户座腰部的“宝剑”其实就像一个造水厂，始终在源源不断地造水，每天制造的水量甚至是地球所需的60倍，其规模之大，令人难以置信。而这一片正在造水的区域，不过是银河系中一片不起眼的“沼泽”而已。 梅尔尼克说，宇宙之大，我们不可思议。“那些星云所造之水虽然许多，且密度很大，但我们仍不会说，若飘在太空，可能会被一大堆水打到。”所以尽管这块星云产水量如此巨大，但它是在相当于420个太阳系范围大小的空间内造水，它四周的温度相对于我们来说，也仍不算“潮湿”。即使在这块星云中微尘最多的地方，即粒子最集中的地方，也比人类在地球上能创建出来的任何真空都“空寂”。 梅尔尼克称自

5、他们发觉这块星云以来的14年里，它已经创建出了如地球一样潮湿多水的30万颗星体上全部的水的总量。 2地球水的“第四种存在形态” 让我们回到地球上地球上的水更大多数其实并不是以我们所熟知的冰、水、气三种形式存在。水还有另外一种存在形式，这种形式异乎寻常那就是封存在岩石中的水。 可以说，这些岩石像一个巨大的水库，它的含水量至少与地球上全部河流、海洋和冰川中的水量加起来一样多，或许还是海洋水量的4倍、6倍或10倍。但它们始终被深埋在我们脚下410千米(约255英里)处。 这种奇妙的“第四种形态”的水，还可能隐匿在你家的厨房中。假如你家厨房的绿石灶台是用蛇纹石做成的，假设一块蛇纹石的锅台面板重约90公

6、斤，在这块石头中，就有约10公斤会是水，即石头中可能融入了10升水。但是，这种融合并不像把鸡蛋搅在稀面糊中那样，而是水融进矿石的每个分子中，即裹在构成蛇纹石的镁、硅和氧原子的点阵结构中。几乎地下410千米深处的矿石大都以这样的方式融进了水，当然这些水的存在形态并不是我们所熟知的那种410千米厚的岩石叠加在一起所产生的重力，以及2000华氏度(约1093.33)高温加热的共同作用下，一个氢原子会离开水分子，留下一个羟基，而这个氢原子会融入矿石分子。科学家把这种融入水的矿石称为“水合矿物质”(即“水岩”)。 有一点难以理解之处：一旦把羟基和单独的氢原子注入岩石的晶体点阵，埋在地下近500千米的深处

7、，这些原子若依旧结合成水分子，将以何种方式存在? 美国西北高校的地球物理学家史蒂芬雅各布森特地探讨地球内部的热量、压力，以及人类几乎不能到达的漆黑世界。他用巨大的压力(用来锻造人造钻石的压力)模拟在地下约500千米深处的压力和温度，将水挤进岩石。他说：“假如去除压力和温度，氢原子和羟基会合成水分子。假如它不在岩石中，它就是水。假如它被融入岩石，它看起来就还是岩石。所以矿石是地球上大部分水的存在之处水就在矿石中。” 可以这样形象地说明：在适当的温度和压力下，某种矿石的确将水吸入其分子结构中，就像海绵吸水一样。而水分子进入矿石就会分解，分解为一个氢原子和一个羟基。所以矿石中肯定有水。 而且科学家至

8、少从三方面得出了结论：水岩的确比没有水合状态时更柔韧，更易变形;科学家能用红外线分光镜测量出矿石分子结构中的水分子;最重要的是，当矿石承受的压力和温度以适当的方式被去除时，氢原子和羟基就会从矿石中脱离，以水的形式从矿石中流出。 科学家认为，他们已经弄清晰，这种水岩遍布地下400-650千米的深处，厚达240千米，比地球表面的水层还要厚。 雅各布森说，即使这种矿石的含水量只有1%，其水量也很大，事实上已相当于地球海洋水量的几倍。如今全球有成百上千名科学家正在探讨地球深层水的物理特性和巨大作用。 我们或许看不见这种隐身在地球深处的水，而且这种水或许比美国国家航空航天局2022年在月球上发觉的水的存

9、在形式更难探讨、更难理解，但地球的深层水与美国圣莫尼卡码头、英国多佛白崖的汹涌波涛，以及南非约翰内斯堡或上海的地平线涌起的风暴云其实都有关联。 3或许真正的水循环是这样的： 陨石-海水-深层水岩-火山云-海水-深层水岩 约瑟夫史密斯是美国科罗拉多高校的地质学家，致力于探讨深层水的动力学和重要意义，也是该领域的先驱之一。他认为，地幔深处矿石中的水是从海洋中而来，而地球表面的水其实又来自于地幔深处的深层水。 史密斯说明说，海洋底部有一层叫橄榄石的矿物质。当橄榄石和海水发生化学反应时，会生成蛇纹石，即上面所讲过的、能当厨房灶台用的绿石。然后，在大陆板块相互挤压的地方，海洋底发生“潜没”，即在大陆漂移

10、的作用下，这些矿石被猛地推入地球内部。因此，这些浸透了水的蛇纹石便进入了地壳。 而深层水又是如何回到地球表面的呢?“大部分深层水是通过火山返回地面的，当安第斯山脉的火山或圣海伦火山喷发时，形成那些遮天蔽日的火山云的主要物质其实仍是水，里面夹杂着火山灰。”通常，火山喷出的火山云70%都是水，甚至更多。史密斯说，“事实上，正是岩浆里的水，引起了火山喷发。” 地幔中究竟储存了多少水，仍旧是个谜。科学家始终在苦苦探究。迄今为止，人类在地球表面所钻的孔最深的有12千米，由苏联人耗时24年时间、斥资1亿美元才得以完成。截至2022年，世界上最深的矿井，即人类实际探究地球内部的最深处，也只有3.9千米深。这

11、两个深度就像“手指甲在地球表面的抓痕”，离地球真正的“内部”仍旧遥不行及。 但科学家们确定，地球内部深层水区的反应约发生在410千米深处。全部的探讨均通过声波和地震学，以及模拟地球410千米深处的强压和高温进行。科学家这才得以创建出供其探讨的地球深处的矿石样本。但模拟强压和高温的代价极大，要动用一架两层楼高的液压机。即使地幔中有相当于四五个海洋总水量的深层水，抽取它却不像勘探巨大的油田和自然气田那样简单。因为人类根本不行能干脆取样，更不用说抽取它来浇灌撒哈拉沙漠中的一块土地。 不过史密斯认为，这种锁在矿石中的第四种形态的水，或许是地球上最初的水源。他说：“地球上的水大多是球粒状陨石初期陨落时，

12、以羟基的形式来到地球的对于这一点，现在还没有获得广泛的认同。此外，也有些水则是以分子形式来到了地球。” 也就是说，水仍旧首先是在太空中形成，然后通过陨石的陨落来到了地球。当然，至今仍有一种说法认为地球上的水也可能由地球上早期的火山活动而来。 不管怎样，毫无疑问的是，地球深处的水岩对地球地质构造极其重要。这种水降低了矿石的黏度，使其产生柔韧性，也使大陆板块能移动或重叠，而移动的板块造就了地球上的大部分地貌。 还有最关键的一点，地球深层水或许是地球通体蔚蓝的唯一缘由。雅各布森说：“追溯到至少5亿年前，随着时间的消逝，我们已经拥有了相对恒定的海水总量虽然海平面的确在上升或下降，但也只是在几十米的范围

13、内波动。”地质学家将海拔高于海洋的大陆称为“大陆超高”。假如你不太担忧大陆的边缘(很不幸，大多数人就居住在大陆边缘)，那么数亿年来，大陆超高的总量始终恒定，这令人称奇地球内部可能储存着5倍于地球海洋总量的水，而海平面却始终稳定不变，这真令人迷惑。因为从地球深层即使释放出与现在地球海洋的水量相当的水，地球上的一切也都会被沉没。 雅各布森总结说：“或许，地幔中的深层水就是海洋存在的缘由。我们目前仍无法开发饮用地幔中的水，但可能正是地幔中的水在维持着地球上海洋的总水量。 地球上的水科普学问介绍阅读第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页