地球是太阳系中唯一表面覆盖大量液态水的行星,约 71% 的地表被海洋占据,总水量达 13.86 亿立方千米。这些水从何而来?浩瀚海洋又是如何一步步形成的?
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这个问题困扰了科学家数百年,如今随着天文观测和地质研究的深入,答案正逐渐清晰 —— 地球的水,既来自 “先天自带”,也来自 “后天补给”,而海洋的形成,则是地球内部演化与外部环境共同作用的结果。
关于地球水的来源,目前最主流的假说有两个:“内源说” 和 “外源说”。
“内源说” 认为,地球的水来自自身内部。46 亿年前,地球刚从太阳系原始星云(太阳星云)中诞生时,是一颗由熔融岩石和金属构成的 “炽热星球”。
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但太阳星云中不仅有岩石和金属,还含有大量含冰物质(如冰晶、含水矿物),这些物质在地球形成过程中被包裹进内部。随着地球逐渐冷却,内部的岩石圈层开始分化,地幔中的含水矿物在高温高压下发生分解,释放出氢气和氧气,二者结合形成水分子;同时,地球内部的火山活动频繁,大量岩浆喷发时,会将内部的水蒸气一同带到地表。这些水蒸气在大气中冷却凝结,形成降雨,不断补充地表的水量 —— 这是地球水的 “原生来源”。
“外源说” 则认为,地球诞生初期的水可能不足,后期的 “补水” 主要来自太阳系外围的天体。当时太阳系边缘的彗星、小行星(尤其是含冰的 “碳质球粒陨石”),因轨道不稳定,频繁撞击年轻的地球。
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这些天体携带的大量冰层,在撞击过程中受热融化,成为地球水的重要补充。科学家通过分析彗星和陨石的成分发现,它们所含水分的同位素比例(如氘与氢的比例)与地球海水高度相似,这为 “外源说” 提供了有力证据。如今多数科学家认为,地球的水是 “内源 + 外源” 共同作用的结果:内源水奠定了基础,外源水则进一步丰富了水量,最终形成了如今的规模。
水的出现只是第一步,海洋的形成还需要经历漫长的地质演化。
地球诞生初期,地表温度极高,即使有液态水也会迅速蒸发,无法稳定存在。直到约 40 亿年前,地球表面温度逐渐降至 100℃以下,大气中的水蒸气开始持续凝结成降雨,这场 “远古大雨” 可能持续了数千年甚至数百万年。雨水不断汇聚到地表的低洼地带,形成了最初的 “原始海洋”。但此时的原始海洋与现在截然不同:水量远少于现在,且因地表岩石风化和火山喷发,海水中溶解了大量矿物质(如氯化钠、氯化钾),呈现出 “咸水” 的特性。
随后,地球的板块运动开始塑造海洋的形态。早期地球的地壳较薄,板块活动频繁,海底不断扩张,陆地板块则在漂移中碰撞、分裂。比如约 2.5 亿年前,地球上所有大陆曾连为一体(“泛大陆”),周围环绕着广阔的 “泛大洋”;后来泛大陆逐渐分裂,形成了如今的七大洲和四大洋。同时,地球内部的地质活动持续为海洋 “补水”:地幔柱运动带动地幔物质上涌,不断生成新的海底地壳,而海底热泉则会将地幔中的水分和矿物质持续注入海洋,维持海洋的水量和化学平衡。
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此外,地球的磁场和大气层也为海洋的稳定提供了保障。地球磁场能偏转太阳风中的高能粒子,避免它们直接冲击地表,防止海水被 “剥离” 到宇宙空间;而大气层则能锁住地表的热量和水分,减少海水蒸发流失。如果没有磁场和大气层的保护,即使地球有再多的水,也可能像火星一样,因失去防护而导致水分逃逸,最终变成一颗干旱的星球。
如今,地球的海洋仍在缓慢变化:板块运动持续改变着海洋的轮廓,冰川的融化与冻结影响着海平面高度,河流则不断将陆地的淡水和泥沙注入海洋,维持着海洋的生态循环。从太阳星云中的冰晶,到地幔中释放的水蒸气,再到彗星带来的冰层;从远古的滂沱大雨,到原始海洋的形成,再到如今浩瀚的四大洋 —— 地球水与海洋的演化史,就是地球从 “炽热星球” 到 “蓝色星球” 的蜕变史,也是太阳系生命演化的重要前提。正是这些水的存在,让地球成为了太阳系中独一无二的生命家园。
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