水是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。那么,地球上的水是怎么来的?
目前,地球水的来源主要有两种假说:一种假说认为,大量彗星撞击地球,彗星带来的水是地球水的来源;另一种假说认为,地球形成初期,地球内部的地幔物质大规模熔融,通过大面积、长时间的火山喷发,熔岩流覆盖了地球表面,释放出以水蒸气为主的大量挥发分,冷却后在地面汇集形成水体,地球水来源于地球的地幔除气过程。假说一 彗星撞击地球,水来源于彗星一种假说认为,地球上的水是彗星撞击地球带来的。事实真的如此吗?需要采用科学的方法去验证。
彗星的彗核是由固态水和尘埃物质组成,如果地球上的水真的来自彗星,据天文学家估算,至少要2000万颗中等以上体积彗星的水资源才能填满地球上的海洋。太阳系的演化历史难以提供相关的科学依据。科学家研究水的同源性,往往是通过测定水或冰的氢同位素组成(氘/氢,或D/H)来鉴别。地球海水的 D/H为1.56×10-4,根据哈雷彗(Halley)、百武彗星(Hyakutake)和海尔波普彗星(Hale-Bopp)等彗星的D/H比,发现彗星水的D/H比是地球海水D/H比的2倍多。2014年8月,欧空局的罗塞塔探测器抵达67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星。罗塞塔号轨道器释放菲莱着陆器登陆67P的彗核表面,测定了彗星冰的氢同位素的D/H比为5.3×10-4,是地球海水D/H比的3倍。这些数据表明,彗星水与地球水不是同源,彗星水不是地球水的来源。假说二 地球内部除气,蒸汽冷凝成水
太阳系形成初期,地球等类地行星(包括月球)的早期都发生过全球性的岩浆洋事件。地球内部物质(主要是地幔)熔融,通过大范围的火山喷发,熔岩流大面积覆盖地面,大量气体挥发物排出地球。根据地球火山喷发的熔岩流体积随时间的变化,表明地球的火山活动在逐渐减弱。通过各种模型的计算,地球早期火山活动喷发的气体挥发分总量大约为178亿亿吨。
根据全世界各类火山喷发气体挥发物的研究,地球内部的除气过程排出的气体挥发分主要是水蒸气,占总量的70%~90%,其次是二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、氯化氢(HCl)、氨(NH3)、氯化氨(NH4Cl)、氯气(Cl2)、氮气(N2)和硫(S)等。地球内部除气过程释出的水蒸气(冷却后成为水体,汇集在地球表面)平均可达142亿亿吨水体,可以满足地球水体的水总量。根据地球各类水体的氢、氧同位素组成和二氧化碳的碳、氧同位素组成的系统测定和研究,确证地球的水来自地球地幔物质的除气过程。
水的重要性
对于人来说,水是仅次于氧气的重要物质。在成人体内,60%的质量是水。儿童体内水的比重更大,可达近80%。如果一个人不吃饭,仅依靠自己体内贮存的营养物质或消耗自体组织,可以活上一个月。但是如果不喝水,连一周时间也很难度过。体内失水10%就威胁健康,如失水20%,就有生命危险,足可见水对生命的重要意义。
水还有治疗常见病的效果,比如:清晨一杯凉白开可治疗色斑;餐后半小时喝一些水,可以用来减肥;热水的按摩作用是强效的安神剂,可以缓解失眠;大口大口地喝水可以缓解便秘;睡前一杯水对心脏有好处;恶心的时候可以用盐水催吐。