水可谓是地球上最为重要的自然资源,不仅滋养着地球万物,同时也承载着地球的演变历史。地球上的水不仅在表面流淌,同时也隐藏在深层地下,甚至流淌了几十亿年的时间。科学家发现了26.4亿年前的最古老水,并亲自尝了一口,这究竟是怎样的感觉呢?
据估计,地球表面水的总量可达13.86亿立方千米,其中97.5%是海水,淡水的占比只有2.5%。而在淡水中,绝大部分都被冰封在极地的冰川中,地表上的液态淡水只占0.3%。
多年来的研究显示,在地球内部也有大量的水存在。地球半径可达6371公里,人类挖到最深的地方也只有12公里左右。虽然人类还没有能力直接深入地球内部去研究,但地球内部的物质有时会通过岩浆被带到地表。
科学家曾在喷发出的岩浆中发现了一颗特殊的钻石,里面包裹着一小块尖晶橄榄石。通过光谱分析,这块晶体的含水量可达1.5%。而在高温高压的地下深处,存在着大量的尖晶橄榄石,这意味着地球内部含有大量的水,科学家估计地球内部的储水量是地表的3倍。
不过,地球内部的水不是我们所熟悉的形式——冰、液态水、水蒸气,而主要是水的第四种形式,被困在矿物中的羟基分子(OH)。在高温高压的地球内部,水分子裂解形成羟基自由基,它们可以溶解到矿物的晶体结构中。
事实上,地表水和地球内部的水并不是完全隔绝开来的,两者会通过地质循环进行交换。在海洋的底部,分布着一些俯冲带,海水就会从那些缝隙中进入地球内部。另一方面,通过火山喷发、岩浆流动等活动,地球深处的水又会被带到地表。
不过,也有一部分地球内部的水没有参与循环,始终与世隔绝,保持原来的样子。在加拿大一处矿山3公里深的地底,地质学家有了令人难以置信的发现,他们找到了流动的水,每分钟可以流过几升的水。
通过分析水中的同位素比例,例如,氢、氧、氚等同位素的测定,科学家可以推断出有关水形成时间的信息。经过鉴定,这些水最早可以追溯到26.4亿年前,这成了地球上已知最古老的水。
这些古老水的存留离不开地下深层岩石的保护作用。岩石可以防止水分子透过,形成一个封闭的水库,使得这些水能够保存下来,不受外部环境的影响。
更为不可思议的是,科学家还在这些古老的水中发现了生命存在过的痕迹。地球上最早的动物出现在7.5亿年前的海洋之中,已知最古老的多细胞真核生物出现在21亿年前,所以这些古老水中的生物是十分原始的微生物。
26亿年前,地球处于太古宙的新太古代,那时火山和板块运动十分活跃,地壳要比现在薄了很多,到处都是断层,地幔正在翻涌,这可能为地表水进入地下提供了便利。当时,蓝绿藻还未大范围爆发引起大氧化事件,地球大气层中几乎没有氧气,二氧化碳是最主要成分。
至于地球上最古老的水是什么味道,品尝过的地质学家描述道:“又咸又苦,比海水咸得多”。那么,26.4亿年前的水不会变质吗?喝了这些水真的没事吗?
水分子是由氢和氧元素组成,是一种极为稳定的化学物质。水分子本身并没有变质的概念,所谓的变质一般是因为滋生了微生物。而最古老的水封存于地下深处,并且盐分极高,没有微生物可以在这种水中生存。只要水中没有溶解有毒的化学物质,尝一口这种水不会对身体造成影响。
事实上,水分子一直会在地球上循环,只是它们存在的形式有可能发生变化,有时是液态水,有时是固态冰,有时又是水蒸气。我们现在喝的水都可以追溯到遥远的时间之前,它们有可能被几千万年前的恐龙喝过。有的水甚至能追溯到45亿年前地球诞生之初,由原始太阳系的彗星所带到地球上的水。
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