一望無際的海洋,碧波翻滾,讓人迷戀而又迷惑:這么多的海水究竟從何而來?遼闊的海洋占有地球表面近四分之三的面積,地球總水量96.53%是海水。可見,海水是地球水的主體。那么,海水是從哪里來的?海水中為什么含有鹽?今后海水是否會越來越成?這些問題已引起人們的廣泛興趣。
地球上的海水從哪里來?
海水是從哪里來的?要回答這個問題,首先要追溯到60多億年以前。當(dāng)時,無數(shù)微粒物質(zhì)在空中聚集,相互混合,成為一個個塊團(tuán)。這些塊團(tuán)在不斷運(yùn)動的過程中,又互相碰撞,互相結(jié)合,由小變大,最后逐漸形成了一個原始的地球。地球最初的溫度較低,各種輕重物質(zhì)混合在一起。后來經(jīng)過漫長的演化,由于絕熱壓縮作用,地球內(nèi)部開始變熱。又過了許多萬年,熾熱的地球開始冷卻,整個固體的地球表面變得凹凸不平,其中大面積凹下去的地方就是最初的海洋盆地。
那么,海水從何而來呢?科學(xué)家們對此認(rèn)識不一。一些人認(rèn)為,這些水是地球固有的。當(dāng)?shù)厍驈脑继栃窃浦心鄢鰜頃r,這些水便以結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水等形式存在于礦物和巖石中。以后,隨著地球的不斷演化,輕重物質(zhì)的分異,它們便逐漸從礦物和巖石中釋放出來,成為海水的來源。例如,在火山活動中總是有大量水蒸氣伴隨巖漿噴溢出來,一些人認(rèn)為,這些水汽便是從地球深部釋放出來的“初生水”。然而,科學(xué)家們經(jīng)過對“初生水”的研究,發(fā)現(xiàn)它只不過是滲入地下,然后又重新循環(huán)到地表的地面水。
但有些科學(xué)家認(rèn)為,地球上的水,至少大部分的水,不是地球固有的,而是由撞入地球的彗星帶來的。因?yàn)閺娜嗽煨l(wèi)星發(fā)回的數(shù)千張地球大氣紫外輻射照片中發(fā)現(xiàn),在圓盤狀的地球圖像上總有一些小斑點(diǎn),每個黑斑大約存在兩三分鐘,面積2000平方千米。科學(xué)家們認(rèn)為,這些斑點(diǎn)是一些由冰塊組成的小彗星沖入地球大氣層造成的,是這種隕冰因摩擦生熱轉(zhuǎn)化為水蒸汽的結(jié)果。從照片還可估算出,每分鐘約20顆小彗星進(jìn)入地球,若其平均直徑為10米,則每分鐘就有1000立方米水進(jìn)入地球,一年可達(dá)0.5立方千米左右。自地球形成至今46億年中,將有23億立方千米的彗星水進(jìn)入地球。這個數(shù)字顯然大大超過現(xiàn)有的海水總量。因此,上述觀點(diǎn)是否正確,還有待驗(yàn)證。
地球上的海水為什么是成的?
關(guān)于海水為什么含鹽的問題,科學(xué)家們基本上達(dá)成了一致的意見。他們認(rèn)為,海水并不是一開始就充滿鹽分的。由于地球上的水不停地運(yùn)動,不停地循環(huán),每年從海洋表面蒸發(fā)掉的水分就有1.25億噸之多。這么多的水又會變成雨降落到陸地的每個角落,它們潺潺而流,不斷地破壞巖石,沖刷土壤,把巖石和土壤中的可溶性物質(zhì)(絕大部分是鹽類物質(zhì))帶入江河之中,最后江河百川歸大海,水再一次回到了自己的老家——海洋。就這樣,海洋源源不斷地從陸地上得到鹽類物質(zhì),而在海水的蒸發(fā)過程中,這些鹽類卻又不能隨水蒸氣升空,只能滯留在海洋里。如此周而復(fù)始,日積月累,海洋中的鹽類越積越多,經(jīng)過幾百萬年甚至更久,海水中積累起來的鹽分就十分可觀了。
但也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,海水一開始就是咸的,是先天就形成的。理由是,經(jīng)過相當(dāng)長時間觀測,發(fā)現(xiàn)海水并沒有越來越成,海水中的鹽分并沒有顯著增多。
還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,海水所以是成的,不僅有先天的原因,也有后天的原因,不僅由于大陸上的鹽類不斷加入到海洋中去,而且在大洋底部隨著海底火山噴發(fā),也會不斷地給海洋增加鹽類。
海水會越來越成嗎?
既然海水中已含有這么多的鹽分,而且還在不斷地從陸地獲得鹽類物質(zhì),那么海水是否會永無止境地越變越成?會不會將所有的海洋生物都成死呢?
大家知道,當(dāng)今世界上最咸的水域是著名的死海,它的鹽分含量比海洋平均數(shù)高許多倍,以致幾乎所有的生物都無法在里面生存。原因是它和海洋不相通,又地處炎熱環(huán)境,水分蒸發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過海洋,所以鹽分就聚集得更多。
大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為海水中的大部分鹽是“淡水”的河流帶來的。我們前面提到,最初的海洋的水量遠(yuǎn)不及現(xiàn)在的海洋,同時最初的海水含有的鹽分也很少,口味可能僅相當(dāng)于我們現(xiàn)在喝的淡水。但是,自從地球上的第一場雨從天而降,開始沖刷年輕的陸地表面,海水的鹽度就改變了。雨水在數(shù)以億計(jì)的時間里敲擊著裸露的巖石,破壞巖石的結(jié)構(gòu),將礦物質(zhì)溶解并帶走。這些礦物質(zhì)包括氯化鈉、氯化鎂、硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鉀等,也就是化學(xué)家們所定義的鹽。這些鹽隨著地面的水流向低處遷移,諸多的水流匯聚為浩浩蕩蕩的大江大河,并最終注入大海。從古到今,海洋中不斷補(bǔ)充著來自陸地的鹽。
然而,河流帶來鹽的同時,也將大量的淡水帶到了海洋中,因此單憑河流注入這一個因素,并不能使海水變咸。海洋中鹽的濃度增加,還依賴普照萬物的太陽將海水蒸發(fā)。太陽光的能量被海水吸收后,海水表面的溫度升高,使水變成水蒸氣的趨勢增強(qiáng)了。水在蒸發(fā)的過程中,由液態(tài)變成了氣態(tài),卻將原來所含有的鹽分留在海水中,并不帶走。而海面上的水蒸氣卻在風(fēng)的催促下背井離鄉(xiāng),運(yùn)動到陸地的上空,當(dāng)它與一團(tuán)冷空氣遭遇時,水蒸氣又變成了小水滴,在重力的作用下,水滴落向地面,形成了降雨。降雨給鹽分搬運(yùn)工程又增加了一批生力軍,一個新的循環(huán)過程開始了。正是在海洋與陸地之間水循環(huán)的過程中,海洋中鹽的濃度越來越高。
聯(lián)想到死海,人們不禁會擔(dān)心:海洋是否也會面臨沒有生物的結(jié)局?但科學(xué)家們在研究中發(fā)現(xiàn),隨著陸地可溶性物質(zhì)不斷進(jìn)入海洋,達(dá)到一定濃度后,便會互相結(jié)合成不溶性化合物,沉入海洋底部,就像明礬能沉積水中的雜物那樣,使海水變清。還有一些物質(zhì),雖然本身是可溶的,但卻能與海底的物質(zhì)結(jié)合起來。此外,許多物質(zhì)還會被各種海洋生物所攝取,待它們死去,隨尸體沉入海底。另外,狂風(fēng)巨浪常把海水卷到陸地上,溶解的鹽分也隨之上岸,這也是鹽分回歸陸地的一種途徑。
關(guān)于海水將來是會變成還是變淡的問題,至今尚無定論。不過許多專家都認(rèn)為,海水在某一時期內(nèi)會變成,而在另一段時間內(nèi)又可能變淡,總體來說海水的咸度會保持著相對平衡的狀態(tài)。