两种理论:自源理论和外源理论。
自源论认为地球的水来自地球本身。
地球起源时,形成地球的物质含有水,或者水、氢、氧元素,在合适的条件下发生化学反应生成水。
外生论认为地球的水来自外界空:彗星、陨石、太阳风。
关于上水的起源有两大学说:自源说和外源说。
来源说地球的水来自地球本身。
地球起源时,形成地球的物质含有水,或者水、氢、氧元素,在合适的条件下发生化学反应生成水。
在地球形成的一个阶段,温度非常高,水要么在高压下存在于地壳和地幔中,要么以气态存在于地球大气层中。
后来随着气温下降,地球大气中的水分凝结,落到地面上。
岩浆中的水也随着火山爆发释放到大气中,降落到地表。
地表低洼处汇集的水形成了河流、湖泊和海洋。
地球所含的水量是巨大的。
地下深处的岩浆含有丰富的水。实验证明,压力为15千巴、温度为1万摄氏度的岩浆可以溶解30%的水。
火山口处岩浆的平均含水量为6%,有的可达12%。
根据地球深部岩浆的数量推测,在地球存在的45亿年内,深部岩浆释放的水量可以达到现代全球海洋水量的一半。
地球中的岩石矿物也含有结晶水和晶格水。
结晶水是作为作物水合物分子成分的水,如五水硫酸铜中的水。
晶格水是掺杂在矿物晶格中的少量H2O水分子。
在合适的条件下,这些岩石中的水分会被释放出来。
然而,更多的水存在于地幔中。
澳大利亚地球科学家泰德布尔;凌武德发现了以他名字命名的尖晶橄榄石。这种矿物质的1.5%是由水分子组成的。
凌武德发表的一篇报告中提到地幔的过渡层,即 三明治 具备超高压超高温的条件,所以富含钻石,这也符合矿物晶体橄榄石的产生条件。
晶体橄榄石在陨石中很常见,但在地球上的岩石中很少发现。至少在2008年之前,科学家认为这种矿物只存在于陨石中。
2014年3月,加拿大阿尔伯塔大学Graham bull皮尔森等人在英国《自然》杂志上发表报告,声称新发现的结晶橄榄石样本。
提供了充分的证据证明上地幔层和下地幔层之间的过渡带存在水,并且根据岩石中水的比例,水资源相当丰富,预计将超过全球海洋水的总和。
上地幔层和下地幔层之间的过渡带厚度约25公里,在地球中占据椭球面积,约占地球质量的7.5%。以平均含水量1%计算,储水质量为4.485×104;1010亿吨,是目前地球表面水储量(包括液态水、固体冰雪和气态水蒸气)的1.3860 倍;是1010亿吨的三倍多。
地幔中的水由于地壳俯冲形成的上升通道,可以进入地幔与地壳之间的软流圈岩浆,并随着岩浆活动到达地表。
根据这一理论,地表的液态水很大一部分是由内部慢慢渗出的水积累起来的。
有人估计,自地球诞生以来,深部岩浆活动带到地表的水占目前海洋水储量的一半,也有人估计火山活动喷出的水相当于海洋水储量的一半。
外源说地球的水来自外界空:彗星、陨石、太阳风。
撞击地球的彗星和降落在地球上的陨石都含有一定量的水分,一般为0.5%至5%,有的高达10%以上。
其中,碳质球粒陨石含水量较多。
球粒陨石是太阳系中最常见的陨石,约占所有陨石的86%。
降落在地球上的陨石给地球带来了水。
但是,不可思议的是,地球形成后,这么多的陨石会带来这么多的水,地球的海洋才会形成。
而且,如果只有陨石存在,没有地球物理和化学作用将其中的水释放出来,陨石中的水就根本不会是液态水。
所以,地球上的水是地球形成后陨石带来的观点是不成立的。
另一种外生理论认为,太阳风到达地球高层大气,带来大量氢、碳、氧等原子核,与大气中的电子结合形成氢原子、碳原子和氧原子。
然后通过不同的化学反应变成水分子。据估计,差不多有1.5吨这种 每年都在地球大气层的上层产生。宇宙水 。
然后,这些水以雨雪的形式落到地球上。
但是太阳风形成的水是如此之少。在地球45亿年的生命历史中,仅形成67.5亿吨水,比目前地球表面的水储量(包括液态水、固态冰雪和气态水蒸气)高出1.3860 倍;与1010亿吨相比,它只是九根牛一毛。
这也说明地球的水主要是自源的。
似乎地球的水既有自身的来源,也有外部的来源,但以自身的来源为主。
目前,地球表面的水可能有一部分在地球形成早期就存在了,比如原始大气中的水,地表岩石中的水;后来,有少数是从地外陨石、彗星和太阳风中获得的;主要部分是通过岩浆活动从地球内部渗出的。
既然地球可以生成水形成水球,那么一个自然的问题就是为什么和地球起源相同的其他星球,比如火星和月球,没有液态水?连水都找不到?
液态水存在的一个控制因素是温度。
太阳和其他星球的温度高到连水分子都无法存在,分解成原子,所以根本没有水;有些星球,比如金星,温度不太高,水分子可以存在,但是温度超过了水的沸点,水都蒸发了,所以没有液态水;有些行星,如火星,温度低于水的冰点。即使有水也会结冰,所以没有液态水。