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水从何来

浩瀚无垠的海洋似乎是永远也不会干涸的。但是,海水为什么不会干涸?大海里的水为什么总是那么多呢?据估计,全世界海洋的总水量有13.7亿立方千米。如果把所有的水集中起来做成一个“水球”,这个水球的直径可达1400千米。茫茫的大海中这么多的水是从哪里来的呢?一般的说法是,大海中的水归根结底是从它“自身”来的。每年,从海洋的表面有1亿多吨的水蒸发到天空中去,这些水蒸气的绝大部分仍然在大海上空变成云再化为雨,最后又降回大海中,而水蒸气中的一小部分变成雨雪后降落到陆地上,流进江河湖泊,再顺着江河又流回海洋。大海中的水就是这样不断地循环往复,当然就不会有干涸的一天。那么,大海中的水最初又是怎么有的呢?许多学者认为,这些水是地球本身固有的,即海洋中的水是与生俱来的。早在地球形成之初,地球水就以蒸气的形式存在于炽热的地心中,或者以结构水、结晶水等形式存于地下岩石中。那时,地表的温度较高,大气层中以气体形式存在的水分也较多。后来,随着地表温度逐渐下降,地球上到处是狂风暴雨、电闪雷鸣,呼啸的浊流通过千川万壑汇集到原始的洼地中,形成了最早的江河湖海。地球在最初的5亿年,火山众多且活动频繁,大量的水蒸气及二氧化碳通过火山口喷发出来,冷却之后便渐渐形成河流、湖泊和海洋,即所谓的“初生水”。可是,随着火山研究的深入,科学家们发现:火山活动所释放的水并非所谓的“初生水”,而是新近融入地下的雨水:这无疑是对“地球之水与生俱来”理论的挑战。为了寻求地球水的渊源,人们把目光投向了宇宙。1961年,科学家托维利提出的假说令人耳目一新:地球上的水是太阳风的杰作:太阳风即太阳刮起的风,但它不是流动的空气,而是一种微粒流或带电质子流。根据托维利的计算,从地球形成至今,地球已从太阳风中吸收了多达17亿亿吨的氢量,若把这些氢和地球上的氧结合,就可产生153亿亿吨水。这个数字与现今地球上水的总量145亿亿吨十分接近。但是,有人却提出质疑:若光靠太阳供给而自身没有来源的话,地球不可能维持现有的水量。那么,地球之水究竟来自何方呢?美国荷衣华大学的天体物理学家路易斯·弗兰克和由他率领的研究小组独辟蹊径,提出一个惊人的新理论:地球上的水既不是来自地心,也不是来自太阳风,而是来自于外太空的冰彗星雨。该研究小组提出:不仅是地球上的海洋,而且太阳系其他行星和卫星上的水,都有可能来自迄今为止还未观测到的由冰组成的小彗星。1981年,美国发射了一颗观测地球大气物理现象的“动力学探索者”1号卫星。在分析卫星发回地面的数千张观测资料时,细心的弗兰克发现:在桔黄色的卫星图片背景上总有一些黑色的小斑点,或者说是“洞穴”,弗兰克称之为“大气空洞”。这些“洞穴”的直径一般有十多千米,个别的甚至达四五十千米。它们存在的时间很短暂。每个小黑斑都是突然出现,大约2-3分钟后又消失得无影无踪。从1981年到1985年,在大约2000小时的观测期里,弗兰克共观测到30000个类似的黑色斑点。这些小黑斑是什么东西?在对大气中所有数量充足的分子一一作具体的分析研究后,科学家们发现:只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信,卫星照片上的黑斑是由于高层大气中存在着由大量分子聚集而形成的气体水云所造成的。弗兰克将他们的观测结果同彗星联系起来进行研究后认为,小黑斑现象最有理由的解释是许多小彗星不断地把水从高层带入大气。由大量的冰块及少量尘埃微粒混合而成的彗星,在刚接近地球时,是一个直径约为二十千米的冰球,然后在地球引力作用下破裂、融化,并被太阳光汽化形成较大的水汽球或是绒毛状的雪,后来化作雨降至地面。其中的一部分则进入大气,形成彗星云团。卫星照片上的小黑斑就是这些彗星云团。不久,在六百多千米上空,弗兰克又发现了带状发光物,即含水破碎物留下的“尾流”。而这一高度又恰好是此类彗星可能徘徊的地带。这似乎又为弗兰克的观点提供了证据。这一理论为一些未解之谜提供了解释。例如,偶尔有大量的小彗星倾泻而下,造成地球气候剧变,从而使恐龙及其他一些物种灭绝。小彗星理论还能解释火星上似乎是水作用形成的河道等等迄今无法解释的问题。又如在1990年的一天,一块冰体从天而降,落在中国江苏省无锡梅村乡。根据弗兰克的小彗星理论,我国专家经潜心研究后认为,此冰块就是来自彗星。“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回”。这是一千二百多年前,唐代大诗人李白充满幻想色彩的吟诵之作。倘若弗兰克的新理论是正确的,那么诗人所言或许就是事实。并且,从天上来的,又岂止黄河之水呢?针对弗兰克的小彗星理论,美国科学界引发了一场异常激烈的争论。科学家们虽然没有对卫星图像上的那些黑点或带状物表示异议,却不同意弗兰克作出的这些水将全部降落到地球上的解释。然而不久后,美国弗吉尼亚技术大学和约翰逊航天中心的科学家们联手打开了一块陨石,结果竟在里面发现了少量的盐水水泡!毋庸质疑,这一发现是对弗兰克彗星理论强有力的支持。据负责这项研究的科学家米切尔·佐伦斯基介绍,这块陨石是 1998年坠落在美国得克萨斯莫纳汉斯的两块陨石中的一块,并在发现后48小时之内被送到约翰逊航天中心,在一个空气已被过滤的净化室里被打开后,科学家们惊奇地发现陨石里布满奇怪的紫色晶体,化验的结果让人震惊:竟然是盐!进一步分析后,结果令科学家们目瞪口呆:这些神秘的盐晶体里竟然有水!科学家们因而认定:这些水绝不可能来源于地球,其惟一的来源就是产生陨石的天体或者包含盐分冰体的彗星。地球之水是从天上来吗?对于小彗星是否为地球带来过大量降水这一论断,科学家们正在不断地观察,不断地试验。然而我们不应该忘记,地球虽然多水,却是一个缺水的星球。我们固然知道,地球上有大约14.5亿立方千米的水,每一平方千米为10亿立方米,这是一个大得惊人的数量;我们也固然知道,如果把这些水全部均匀地铺在地球表面上,地球的平均水深可达到2800米,地球真可称作是“水球”。但是我们仍然说地球是个缺水的星球,这是为什么呢?因为地球上绝大部分的水是不适合人类使用的,海洋虽然是个巨大的天然水库,约占地球总水量的94%,但因海水含盐太高(每公升含盐量35克),故不能为人类直接利用。在人类居住的陆地上约有2800多万立方千米的淡水,约占地球总水量的2%。在这些陆地水中,有冰川2400万立方千米,又占地球淡水总量的85%。由于冰川在自然界的特殊地位,开发起来十分艰巨。陆上比较容易开发利用的淡水资源是地下水、淡水湖泊、土壤水和河流,共有400多万立方千米,只占地球总水量的千分之三。而且由于这些水在地区上的分布很不均匀,所以很多国家的水资源十分贫乏。越来越多的人类和越来越严重的生态环境的破坏,使地球面临缺水的挑战。

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