地球上液态水的形成和太阳的关系

在广阔的太阳系里，地球所处的位置和它的外界环境决定它是颗得天独厚的天体。它离太阳不远不近的距离，适宜万物生长的不高不低的温度，以及稠密的大气层和丰富的水资源，都决定在地球这个天体上会有蓬勃的生命气息。经科学统计，地球上水的总量可达到1.32×1018吨。它的分布在地球的各个角落似乎是无处不在，无论是江、河、湖、海还是地下、天上、岩石、矿物等都是它们的载体，并且所有的生物体组成部分中有2/3都是水。

水的地位真的是不可估量，地球的生机盎然、生命的繁衍生息、人类的文明、世界的进步种种等似乎都离不开水的作用。当人们放眼宇宙时，才发现地球比其他行星最为特殊的地方就是拥有水的存在，水孕育了世界的万物。在太阳系的各大星球里，地球是唯一拥有液态水的行星，那么地球之水究竟是与生俱来的，还是来自于人类未知的领域呢?

据此，科学界形成了多种假说学派，其中的星云说认为，包括地球以及各大行星在内的太阳系均起源于一个原始星云——太阳星云。而太阳星云的物质是由气物质、冰物质、土物质三大类组成，其中第一类包括氦和氢在内的气物质，约占总重量的98.2%；第二类包括水冰、氨、甲烷、氧、碳、氮和氢化合物在内的冰物质，含量只约占总量的1.4%；而第三类包括铁、硅、镁、硫等重元素与氧化合物在内的土物质，只约占总重量的0.4%。刚开始时太阳星云是比较疏散的，后来在万有引力的作用下，大的物质吸引小的物质，最后在中间形成了太阳，周围形成行星。在行星演化的漫长过程中，由于受到中心天体太阳的热力、引力以及距离远近的影响，使三大物质的分配产生不均匀。因为地球离开太阳较近，所以它除了少量的冰物质和气物质的参与，土物质就是其主要组成成分。尽管有少量的冰物质参与，但它就是地球上水的来源。

科学家还认为，地球之水除了一部分是与生俱来之外，还有一部分是通过自身的演化而不断地释放出来的。例如在火山活动区和火山喷发时，大量喷出的气体中水蒸气就占75%以上。而且地下深处的岩浆中也含有水分，而且深度越大含水量越多。除此之外，和地球同宗同祖的陨石，里面也含有0.5%～5%的细微水分。由此可以证明，有一定数量的水参与了由土物质所组成的地球。

不过随着科学的发展，人们对火山的深入研究又有了新的发现，有人发现火山爆发时所释放出的水分并不是新生的水，而是长期以来渗入地下的雨水。因此这种说法是科学家通过测定这些水的同位素才得出的结果。所以它的出现无疑是对“地球之水与生俱来”这一假说的挑战。为了寻求地球之水的渊源，有人把眼光投向了宇宙，他们认为地球之水是宇宙在地球形成之后另外添加的。

在1961年，让人耳目一新的“太阳风”假说，由一位叫托维利的科学家提出后让人颇为震撼。他认为太阳风造就了地球上的水资源，那么这个“太阳风”究竟又是何方神圣呢?他指出这种风当然不会是一般流动的空气，而是一种微粒流或者叫作带电粒子流。太阳风的平均速度是地球风速的几万倍，每秒可达到450千米。当太阳风向地球空间吹来时，绝大部分的带电粒子流会被地磁层阻挡住，而少量闯进来的高能粒子也会被磁场逮捕并囚禁在高空特定的区域内。托维利认为，太阳风为地球送来了水，这是它做出的最有益的贡献。我们该怎样理解这句话呢?

有水才有今天的地球

托维利认为，地球自从形成以来就已从太阳风中吸收了总量达1.70×1023克的氢。若把这些氢和地球上的氧结合，就可产生1.53×1024克的水。令人吃惊的是这个数字竟然真的与现在地球上水体的总量十分接近。而更令人震惊的是地球上水中氢和氧的含量之比与太阳表面氢、氧含量之比也非常接近。所以，托维利十分肯定地认为地球之水多是太阳风的功劳。

但是，也有人提出了这样的质疑，如果按照托维利的说法水虽有可能来自太空，但也在不断地向太空散逸。因为大气中的水蒸气分子会在紫外线的作用下分解成氢原子和氧原子。而由于氢原子很轻，摆脱地球的束缚飞向星际空间并不是难事。按照这种情况去计算，它的逃逸数量与进入地球的数量也大致相等。因此他们认为，只单靠太空供给而地球本身没有水的来源，是不可能拥有现有的水量的。

不久前，美国的科学家又提出了另一个论点，也就是说地球之水来自于天外的陨石。地球上每天都在接纳天外飞来的陨石，这些来自太空的陨石不仅有石陨石和铁陨石，还有一部分是冰陨石。那么这些冰陨石究竟有多少?它们对地球之水有贡献吗?

原来，美国的科学家在研究人造卫星发回的图像时，发现在1981～1986年5年以来的数千张地球大气紫外辐射图的一些特点。他发现，在圆盘形的地球图像上总有一些会存在2～3分钟的小黑斑。那么这些小黑斑又是什么物体呢?经过多次的研究分析和否定了多种的其他可能性之后，他认为这些黑斑是由一些冰块组成的小彗星撞入地球外界大气层后，破裂、融化形成水蒸气而造成的。他还估计，大约每分钟会有20颗这种平均直径为10米的冰球坠入地球。

如果依照他的说法来算，按照每颗冰块可融化成水100吨，那么每年就可以使地球增加10亿吨水。如果从地球形成至今的46亿年来算，地球就会从这种冰球上获得460亿亿吨的水，比现在地球水体总量的三倍还要多。就算扣除了历年散失掉的水分，和在各种矿物和岩石所吸收的水分，以及生物体所吸收的水之外，还是会有多余的水找不到。所以尽管这种说法有一定的道理，但依然受到严峻的考验。而且从后来一些研究者所拍摄的大量照片可以看出，大量冰球飞入地球的看法似乎也不太靠谱。

因为关于宇宙和地球实在是门太大的学问，所以，尽管现在的科技已经相当发达，但是对于地球水的来源这样的难题，依然很难被破解的。因此，地球之水哪里来，依然是个没有定论的地球奥秘。