茫茫大海,碧波荡漾,让人迷惑不解:这么多水从哪里来?浩瀚的海洋占地球表面积的近四分之三,海水占地球总水量的96.53%。可见,海水是地球水的主体。那么,水从哪里来?海水为什么含盐?未来海水会越来越多吗?这些问题引起了广泛的兴趣。
地球上的海水从哪里来?
海水从哪里来?要回答这个问题,我们首先必须回到60多亿年前。当时,无数的粒子聚集在空气中,相互混合形成一个团。在不断运动的过程中,这些块体相互碰撞,相互结合,从小到大,最终逐渐形成原始地球。地球的初始温度比较低,各种光和光物质混合在一起。经过长期的演变,由于绝热压缩,地球开始升温。几千年后,热土开始降温,整个固体地球表面变得凹凸不平,其中大面积的凹陷就是原来的海洋盆地。
那么海水是从哪里来的呢?科学家们彼此认识不一。有些人认为水是地球固有的。当地球从最初的太阳星云中凝结出来时,水以结构水和结晶水的形式存在于矿物和岩石中。后来,随着地球的不断演化和轻、重物质的分化,它们逐渐从矿物和岩石中释放出来,成为海水的来源。例如,在火山活动中,总是有大量的水蒸气伴随着岩浆的喷发。有人认为水蒸气是从地球深处释放出来的“原生水”。然而,科学家们对“原生水”进行了研究,发现它只是渗入地下,然后再次循环到地表水。
但一些科学家认为,地球上的水,至少大部分不是地球固有的,而是彗星撞击地球带来的。因为从卫星发回的数千张地球大气紫外辐射照片中,在圆盘状的地球图像上总有一些小斑点,每个黑斑大约存在两三分钟,面积2000平方千米。科学家认为,这些斑点是由冰形成的小彗星冲入地球大气层造成的。
它们是陨石冰与水蒸气摩擦产生的热量的结果。根据照片还可以估计,每分钟大约有20颗小彗星进入地球。如果它们的平均直径为10米,每分钟将有1000立方米的水进入地球,每年将达到约0.5立方米。在地球形成以来的46亿年中,将有23亿立方公里的彗星水进入地球。这个数字显然远远大于可用的海水总量。因此,上述观点是否正确还有待验证。
地球上的海水为什么是咸的?
科学家们基本上就海水为什么是咸的达成了一致意见。他们认为水本来就不咸。由于地球上的水不断运动和循环,每年有1.25亿吨的水从海洋表面蒸发。这么多的水会变成雨,落在土地的每一个角落。它们潺潺流动,不断破坏岩石,冲刷土壤,将岩石和土壤中的可溶性物质(主要是盐类物质)带入河流。最后,河流回归大海。再一次,水回到了它的家乡,海洋。这样,海洋就不断地从陆地上获取盐,但在蒸发过程中,这些盐不能被水蒸气抬升,只能留在海洋中。所以,一次又一次,随着时间的推移,海洋中的盐越多,经过数百万年或更长的时间,海洋中积累的盐是相当可观的。
但也有观点认为,海水一开始是咸的,是自然形成的。原因是经过长时间的观察,发现海水并没有变得越来越咸,海水中的盐含量也没有明显增加。
还有一种观点认为,海水的形成不仅有先天的原因,也有后天的原因。不仅因为大陆上的盐不断地被添加到海洋中,而且由于海底火山的爆发,它还会不断地向海洋中添加盐类。
海水会越来越咸吗?
既然海水里有那么多盐,而且还在从陆地上获取盐,海水会不会永远变得越来越咸?所有海洋生物都会被盐渍致死吗?
大家或许知道,今天世界上最咸的水是著名的死海。它的含盐量是海洋平均含盐量的许多倍,因此几乎所有的生物都不能生活在其中。原因是它与海洋没有联系,而且处于炎热的环境中,所以水的蒸发速度远远快于海洋,所以盐会聚集得更多。
大多数科学家认为海洋中的大部分盐是由“淡水”河流带来的。如前所述,原来的海水的水量远远小于现在的海水,而且原来的海水含盐很少。味道可能只相当于我们现在喝的淡水。但自从地球上的第一场雨从天而降,开始冲刷年轻的陆地表面以来,海水的盐度发生了变化。在数亿年里,雨水撞击裸露的岩石,破坏岩石结构,溶解并带走矿物。这些矿物包括氯化钠、氯化镁、硫酸镁、硫酸钙、硫酸钾等,这是化学家定义的盐。随着地表水的流动,这些盐类向低处迁移,大量的水流入辽阔的河流,最后流入大海。从远古到现在,海洋里的盐都被陆地上的盐所补充。
然而,河流在带来盐的同时,也给海洋带来了大量的淡水。因此,单靠河流注入不能使海水变咸。随着海洋中盐分浓度的增加,它还取决于阳光照射在万物上蒸发海水。海水吸收了太阳光的能量后,海水表面的温度升高,使得海水的蒸汽化趋势增强。在蒸发过程中,水从液态变为气态,但把原来的盐留在海水中,不带走。然而,而海面上的水蒸气却在风的催促下背井离乡,运动到陆地的上空。当遇到冷空气时,水蒸气又变成小水滴。在重力作用下,水滴落到地面,形成降雨。降雨给盐运工程增添了新的力量,新的循环开始了。正是在海洋和陆地之间的水循环过程中,海洋中的盐浓度越来越高。
当人们想到死海时,不禁担心:海洋是否也会面临没有生物的结局?但科学家在研究中发现,随着陆地可溶性物质不断进入海洋,当它们达到一定浓度时,就会相互结合,形成不溶性化合物,沉入海底,就像明矾能将水中的杂物沉入水中,使海水清澈。还有一些物质虽然本身可溶,但可以与海底物质结合。此外,许多物质会被各种海洋生物吸收,当它们死亡时,会随身体一起沉到海底。此外,强风和巨浪经常把海水卷到陆地上,溶解的盐也会上岸,这也是盐返回陆地的一种方式。
关于海水将来是会变成还是变淡的问题,至今尚无定论。不过,许多专家认为,海水在一定时期内会变咸,在另一时期可能变淡。一般来说,海水的盐度总体来说将保持相对平衡的状态。