地球上到底有多少水 大自然使用了40多亿年 变少了吗?
地球上有多少水
地球是我们所熟知的一个蓝色星球,这是因为它的表面几乎被水所覆盖。水对于生命而言至关重要,也是我们人类的宝贵资源。但是你有没有好奇,地球究竟有多少水呢?
科学家估计,地球上的水总量大约是十四亿立方千米。这个数字有些夸张,但是如果用地球上存在的事物来比喻的话,大概就是一个边长和日本岛长度差不多的立方体。
如果你找一个地球仪比划一下,就会发现这个大小相对于整个地球的体积来说,只占了极小的一部分,大约是地球体积的0.02%。
水会越用越少吗
地球的水系统是一个复杂而神奇的体系,不仅是我们生存所需,也是我们不断探索的奥秘。但与此同时,地球上的水面临着多种挑战和威胁,例如水资源短缺、污染、浪费以及分配不公等。我们有责任珍惜和保护地球的水资源,让它能持续地滋养我们和其他生物。
对于地球上水的总量是否逐渐减少,这个问题让很多人担忧。我们常听说地球的水在一个自然循环中不断流动和转化,这就是水循环。
水循环的基本原理是,地球上的水在不同状态间相互转化,如水蒸气、液态水、固态水,在太阳能的推动下完成这些转化。太阳能是水循环的主要动力。
整个水循环过程中,地表水在太阳照射下蒸发,变成水蒸气,然后上升到大气中。当水蒸气遇冷空气凝结时,就形成云雾,聚集成云,达到一定密度和重量后,会以雨、雪、露、霜等形式降落到地面。
这些降水会汇入河流、湖泊、海洋,或者渗入地下,形成地表水和地下水,完成了这一循环过程。
在水循环的过程中,地球上的水的总量是不会变的,因为水只是在不同的地方和形态之间移动,并不会消失或是凭空出现。
当然,水循环也不是完全封闭的,有一些水会因为成为了其它形式而进入太空,也有一些水会从外部进入地球,但是这些水的数量相对于地球上的水的总量来说是非常小的,可以忽略不计。
产甲烷现象
那为什么科学家会说地球的水在减少呢?这其实是指地球上的水总量在过去40亿年中减少了大约26%,相当于少了约四分之一。这些水是通过一个称为“产甲烷过程”的神奇现象逐渐逸出地球的大气层。
“产甲烷过程”发生在地球大气层中缺乏足够氧气的时期。在这段时间里,海水通过海底岩石的裂隙渗入地下深处,与高温岩浆反应,水会被分解。
产物中的部分氢气会逸出地球的大气顶层,这就会导致有些水没办法再回到循环中了。这个过程发生在大约40亿年前,即地球形成后的前10亿年。
那时,地球的大气层并不像现在一样富含氧气,主要由二氧化碳、氮气、水蒸气和少量氢气组成。
在那个时期,地球表面没有形成稳定的陆地,而是被大片火山岩所覆盖。这些火山岩有许多裂缝和孔洞,海水通过这些缝隙和孔洞渗入地下,与地幔中的岩浆接触并发生化学反应,产生氢气和氧气。这些氢气和氧气像汽车的尾气一样,从地下释放到大气层中。
这些氢气和氧气并不会安静地待在大气层中。它们会继续发生各种反应,形成多种物质,包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氨、氮气等。
这些物质中的一部分留在大气层中,一部分重新返回地表,还有一部分从大气层顶部逸出,进入太空。
氢气是其中最容易逸出的,因为它的分子量很小,同时地球的引力对其影响有限。当氢气从地球大气顶部逸出时,相当于带走了地球水的一部分,因为水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。没有了氢原子,水分子也就不复存在。
科学家们通过分析发现在格陵兰岛发现的一块蛇纹石,得出了这个问题的答案。这块石头形成于大约40亿年前,其中保留了当时海洋中氢同位素的比例。
氢同位素指的是氢原子核中含有不同数量中子的变种,它们具有不同的质量和性质。比如,普通氢原子的核中只有一个质子,而重氢原子的核中有一个质子和一个中子,超重氢原子的核中有一个质子和两个中子。
科学家们发现,这块石头中的氢同位素比例与现代海洋中的有显著差异,这表明地球上的水在过去发生了巨大变化。基于这个差异,科学家们估计地球上的水在过去减少了大约26%,也就是说,减少了近四分之一。
这个发现确实令人惊讶,也让我们对自然的运行方式感到敬畏。它向我们揭示了一个以前未知的秘密:地球上的水总量是会变化的,且在过去曾有减少的历史。
然而,现代地球的水资源不太可能持续大规模减少。因为现代地球的大气层已经富含氧气,那些通过“产甲烷过程”产生的氢气基本上会在低层大气中迅速氧化成水,而不会从大气顶层逃逸。
此外,地球还能通过捕获宇宙空间中的游离氢和富含水的小天体来补充水资源,以维持整体上的动态平衡。
结语
现在,我们应该明白,地球上的水的总量是会变的,而且是在变少的,这是一个我们以前不知道的秘密。但是,这个变化是非常缓慢和微小的,我们几乎感觉不到。
我们更应该关注的是我们可以利用的水的数量,也就是淡水的数量,因为淡水是我们人类和其他生物的重要生存条件,但是淡水的分布并不均匀,而且大部分淡水并不容易获取。
我们应该采取有效的措施,保护和节约水资源,改善和提高水的利用效率,防止和减少水的污染和浪费,促进和维护水的公平和和平,让地球上的水能够持续地为我们和其他生物服务。