丘比猫

25亿年前，地球上已经有海洋了，当前的理论认为至少在38亿年前，地球海洋中就有生命存在，至于陆地生命最早是何时出现，目前仍然是个未知数。不过，对于20多亿年前海洋的研究，我们已经取得了一些发现，加拿大安大略省发现了距今20多亿年前的地下水，这些水被存储在岩石的缝隙中，不时地冒出泡来。

　　在2000多米深的地下深处，它们保存了20多亿年。来自多伦多大学地球学家发现了这些液态水，它们被认为是地球上保持最完好的古老液态水。

地球的年龄大约为46亿年，地球上的海洋至少在38亿年前就出现了，而且海洋中就有生命。至于陆地生命最早是什么时候产生的，目前仍然没有定论，美国科学家在一些来自南非的岩石样本中发现了细菌化石的有机物，时间定为大约在26亿年前。
既然20多亿年前就有生命和海洋存在，那么地球上的水是何种味道？加拿大安大略省锌铜矿中所发现的20多亿年前水目前已经被科学家采集到，我们现在水的味道几乎是无味的，但这是水厂处理过后的水，如果是海水，那应该是比较咸，带点涩。

　　参与本项调查的科学家来自多伦多大学地球科学系，调查人员收集了迄今保存最完好的液态水，味道确实不敢恭维。根据科学家在《自然》期刊上所发布的论文，这些水比现在的海水更咸一些，还挺苦的，不仅有一定的粘稠度，味道一点儿不好。

这说明多伦多大学地球科学系的科学家还真的尝过20多亿年前的水，这让笔者感到有些惊讶，不过味、嗅都环境水质监测中比较常规的项目，嗅一般都比较真实，就算是臭水沟中的水质监测，嗅一嗅其实也没啥大不了的，如果是味的话，那就有一定难度了。

　　笔者曾经了解过一位学化学的童鞋，整了一篇论文，论文啥实验都没做，唯一做的是把所有试剂都尝了一遍，为了毕业也够拼命的。显然多伦多大学地球科学系的科学家也有这样的精神，他们尝过20多亿年前的水，于是才有了论文中的调查结果：那水味道真不好。其实想想也明白，如此旧的年代，况且在锌铜矿岩石中藏着，2000多米深的地下，味道能好到哪里去。

除了对20多亿年前水的分析，科学家还有一个想法，就是对水中微生物进行研究，推测微生物可能混入了岩石与液态水之中，这方面的调查目前正在进行之中。如果我们发现古老的液态水可以潜伏生命，这是一个非常值得研究的方向，看看20多亿年前的微生物是啥模样，未来我们是否有可能在火星上发现类似微生物。目前有研究指出，地球上的生命与火星同源，我们甚至可以在火星类似环境中找到古老的水和微生物。

　　事实上，这并不是人们第一次发现如此古老的水，加拿大地质调查局科学家在1980年代就有过类似的调查项目，采矿人员深矿内发现了一些液态水，时间也有数亿年之久。南非的地下金矿也发现过古老的液态水，深度达到地表下2公里左右，惰性气体同位素法测量结果表明，这些液态水的年份为10多亿年。

地球上的水更大多数其实并不是以我们所熟知的冰、水、气三种形式存在。水还有另外一种存在形式，这种形式异乎寻常——那就是封存在岩石中的水。
　　可以说，这些岩石像一个巨大的水库，它的含水量至少与地球上所有河流、海洋和冰川中的水量加起来一样多，或许还是海洋水量的4倍、6倍或10倍。但它们一直被深埋在我们脚下410千米（约255英里）处。
　　这种奇特的“第四种形态”的水，还可能隐匿在你家的厨房中。如果你家厨房的绿石灶台是用蛇纹石做成的，假设一块蛇纹石的锅台面板重约90公斤，在这块石头中，就有约10公斤会是水，即石头中可能融入了10升水。但是，这种融合并不像把鸡蛋搅在稀面糊中那样，而是水融进矿石的每个分子中，即裹在构成蛇纹石的镁、硅和氧原子的点阵结构中。几乎地下410千米深处的矿石大都以这样的方式融进了水，当然这些水的存在形态并不是我们所熟知的那种——410千米厚的岩石叠加在一起所产生的重力，以及2000华氏度（约1093.33℃）高温加热的共同作用下，一个氢原子会离开水分子，留下一个羟基，而这个氢原子会融入矿石分子。科学家把这种融入水的矿石称为“水合矿物质”（即“水岩”）。
　　有一点难以理解之处：一旦把羟基和单独的氢原子注入岩石的晶体点阵，埋在地下近500千米的深处，这些原子若依然结合成水分子，将以何种方式存在？
　　美国西北大学的地球物理学家史蒂芬·雅各布森专门研究地球内部的热量、压力，以及人类几乎不能到达的漆黑世界。他用巨大的压力（用来锻造人造钻石的压力）模拟在地下约500千米深处的压力和温度，将水挤进岩石。他说：“如果去除压力和温度，氢原子和羟基会合成水分子。如果它不在岩石中，它就是水。如果它被融入岩石，它看起来就还是岩石。所以矿石是地球上大部分水的存在之处——水就在矿石中。”
　　可以这样形象地解释：在适当的温度和压力下，某种矿石的确将水吸入其分子结构中，就像海绵吸水一样。而水分子进入矿石就会分解，分解为一个氢原子和一个羟基。所以矿石中绝对有水。
　　而且科学家至少从三方面得出了结论：水岩确实比没有水合状态时更柔韧，更易变形；科学家能用红外线分光镜测量出矿石分子结构中的水分子；最重要的是，当矿石承受的压力和温度以适当的方式被去除时，氢原子和羟基就会从矿石中脱离，以水的形式从矿石中流出。
　　科学家认为，他们已经弄清楚，这种水岩遍布地下400-650千米的深处，厚达240千米，比地球表面的水层还要厚。
　　雅各布森说，即使这种矿石的含水量只有1%，其水量也很大，实际上已相当于地球海洋水量的几倍。如今全球有成百上千名科学家正在研究地球深层水的物理特性和巨大作用。
　　我们也许看不见这种隐身在地球深处的水，而且这种水或许比美国国家航空航天局2009年在月球上发现的水的存在形式更难研究、更难理解，但地球的深层水与美国圣莫尼卡码头、英国多佛白崖的汹涌波涛，以及南非约翰内斯堡或上海的地平线涌起的风暴云其实都有关联。
　　3　或许真正的水循环是这样的——
　　陨石-海水-深层水岩-火山云-海水-深层水岩
　　约瑟夫·史密斯是美国科罗拉多大学的地质学家，致力于研究深层水的动力学和重要意义，也是该领域的先驱之一。他认为，地幔深处矿石中的水是从海洋中而来，而地球表面的水其实又来自于地幔深处的深层水。
　　史密斯解释说，海洋底部有一层叫橄榄石的矿物质。当橄榄石和海水发生化学反应时，会生成蛇纹石，即上面所讲过的、能当厨房灶台用的绿石。然后，在大陆板块相互挤压的地方，海洋底发生“潜没”，即在大陆漂移的作用下，这些矿石被猛地推入地球内部。因此，这些浸透了水的蛇纹石便进入了地壳。
　　而深层水又是如何回到地球表面的呢？“大部分深层水是通过火山返回地面的，当安第斯山脉的火山或圣海伦火山喷发时，形成那些铺天盖地的火山云的主要物质其实仍是水，里面夹杂着火山灰。”通常，火山喷出的火山云70%都是水，甚至更多。史密斯说，“事实上，正是岩浆里的水，引起了火山喷发。”
　　地幔中到底储存了多少水，仍然是个谜。科学家一直在苦苦探索。迄今为止，人类在地球表面所钻的孔最深的有12千米，由苏联人耗时24年时间、斥资1亿美元才得以完成。截至2008年，世界上最深的矿井，即人类实际探索地球内部的最深处，也只有3.9千米深。这两个深度就像“手指甲在地球表面的抓痕”，离地球真正的“内部”仍然遥不可及。
　　但科学家们肯定，地球内部深层水区的反应约发生在410千米深处。所有的研究均通过声波和地震学，以及模拟地球410千米深处的强压和高温进行。科学家这才得以创造出供其研究的地球深处的矿石样本。但模拟强压和高温的代价极大，要动用一架两层楼高的液压机。即使地幔中有相当于四五个海洋总水量的深层水，抽取它却不像勘探巨大的油田和天然气田那样容易。因为人类根本不可能直接取样，更不用说抽取它来灌溉撒哈拉沙漠中的一块土地。
　　不过史密斯认为，这种锁在矿石中的第四种形态的水，或许是地球上最初的水源。他说：“地球上的水大多是‘球粒状陨石’初期陨落时，以羟基的形式来到地球的——对于这一点，现在还没有获得广泛的认同。此外，也有些水则是以分子形式来到了地球。”
　　也就是说，水仍然首先是在太空中形成，然后通过陨石的陨落来到了地球。当然，至今仍有一种说法认为地球上的水也可能由地球上早期的火山活动而来。
　　不管怎样，毫无疑问的是，地球深处的水岩对地球地质构造极其重要。这种水降低了矿石的黏度，使其产生柔韧性，也使大陆板块能移动或重叠，而移动的板块造就了地球上的大部分地貌。
　　还有最关键的一点，地球深层水或许是地球通体蔚蓝的唯一原因。雅各布森说：“追溯到至少5亿年前，随着时间的流逝，我们已经拥有了相对恒定的海水总量……虽然海平面的确在上升或下降，但也只是在几十米的范围内波动。”地质学家将海拔高于海洋的大陆称为“大陆超高”。如果你不太担心大陆的边缘（很不幸，大多数人就居住在大陆边缘），那么数亿年来，大陆超高的总量一直恒定，这令人称奇——地球内部可能储存着5倍于地球海洋总量的水，而海平面却一直稳定不变，这真令人迷惑。因为从地球深层即使释放出与现在地球海洋的水量相当的水，地球上的一切也都会被淹没。
　　雅各布森总结说：“或许，地幔中的深层水就是海洋存在的原因。我们目前仍无法开发饮用地幔中的水，但可能正是地幔中的水在维持着地球上海洋的总水量。”

[ 本帖最后由 丘比猫 于 2015-12-10 10:28 编辑 ]

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