水可謂是地球上最為重要的自然資源,不僅滋養(yǎng)著地球萬物,同時也承載著地球的演變歷史。地球上的水不僅在表面流淌,同時也隱藏在深層地下,甚至流淌了幾十億年的時間??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了26.4億年前的最古老水,并親自嘗了一口,這究竟是怎樣的感覺呢?
據(jù)估計(jì),地球表面水的總量可達(dá)13.86億立方千米,其中97.5%是海水,淡水的占比只有2.5%。而在淡水中,絕大部分都被冰封在極地的冰川中,地表上的液態(tài)淡水只占0.3%。
多年來的研究顯示,在地球內(nèi)部也有大量的水存在。地球半徑可達(dá)6371公里,人類挖到最深的地方也只有12公里左右。雖然人類還沒有能力直接深入地球內(nèi)部去研究,但地球內(nèi)部的物質(zhì)有時會通過巖漿被帶到地表。
科學(xué)家曾在噴發(fā)出的巖漿中發(fā)現(xiàn)了一顆特殊的鉆石,里面包裹著一小塊尖晶橄欖石。通過光譜分析,這塊晶體的含水量可達(dá)1.5%。而在高溫高壓的地下深處,存在著大量的尖晶橄欖石,這意味著地球內(nèi)部含有大量的水,科學(xué)家估計(jì)地球內(nèi)部的儲水量是地表的3倍。
不過,地球內(nèi)部的水不是我們所熟悉的形式——冰、液態(tài)水、水蒸氣,而主要是水的第四種形式,被困在礦物中的羥基分子(OH)。在高溫高壓的地球內(nèi)部,水分子裂解形成羥基自由基,它們可以溶解到礦物的晶體結(jié)構(gòu)中。
事實(shí)上,地表水和地球內(nèi)部的水并不是完全隔絕開來的,兩者會通過地質(zhì)循環(huán)進(jìn)行交換。在海洋的底部,分布著一些俯沖帶,海水就會從那些縫隙中進(jìn)入地球內(nèi)部。另一方面,通過火山噴發(fā)、巖漿流動等活動,地球深處的水又會被帶到地表。
不過,也有一部分地球內(nèi)部的水沒有參與循環(huán),始終與世隔絕,保持原來的樣子。在加拿大一處礦山3公里深的地底,地質(zhì)學(xué)家有了令人難以置信的發(fā)現(xiàn),他們找到了流動的水,每分鐘可以流過幾升的水。
通過分析水中的同位素比例,例如,氫、氧、氚等同位素的測定,科學(xué)家可以推斷出有關(guān)水形成時間的信息。經(jīng)過鑒定,這些水最早可以追溯到26.4億年前,這成了地球上已知最古老的水。
這些古老水的存留離不開地下深層巖石的保護(hù)作用。巖石可以防止水分子透過,形成一個封閉的水庫,使得這些水能夠保存下來,不受外部環(huán)境的影響。
更為不可思議的是,科學(xué)家還在這些古老的水中發(fā)現(xiàn)了生命存在過的痕跡。地球上最早的動物出現(xiàn)在7.5億年前的海洋之中,已知最古老的多細(xì)胞真核生物出現(xiàn)在21億年前,所以這些古老水中的生物是十分原始的微生物。
26億年前,地球處于太古宙的新太古代,那時火山和板塊運(yùn)動十分活躍,地殼要比現(xiàn)在薄了很多,到處都是斷層,地幔正在翻涌,這可能為地表水進(jìn)入地下提供了便利。當(dāng)時,藍(lán)綠藻還未大范圍爆發(fā)引起大氧化事件,地球大氣層中幾乎沒有氧氣,二氧化碳是最主要成分。
至于地球上最古老的水是什么味道,品嘗過的地質(zhì)學(xué)家描述道:“又咸又苦,比海水咸得多”。那么,26.4億年前的水不會變質(zhì)嗎?喝了這些水真的沒事嗎?
水分子是由氫和氧元素組成,是一種極為穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)。水分子本身并沒有變質(zhì)的概念,所謂的變質(zhì)一般是因?yàn)樽躺宋⑸?。而最古老的水封存于地下深處,并且鹽分極高,沒有微生物可以在這種水中生存。只要水中沒有溶解有毒的化學(xué)物質(zhì),嘗一口這種水不會對身體造成影響。
事實(shí)上,水分子一直會在地球上循環(huán),只是它們存在的形式有可能發(fā)生變化,有時是液態(tài)水,有時是固態(tài)冰,有時又是水蒸氣。我們現(xiàn)在喝的水都可以追溯到遙遠(yuǎn)的時間之前,它們有可能被幾千萬年前的恐龍喝過。有的水甚至能追溯到45億年前地球誕生之初,由原始太陽系的彗星所帶到地球上的水。
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