水從何來

　　浩瀚無垠的海洋似乎是永遠(yuǎn)也不會干涸的。但是，海水為什么不會干涸？大海里的水為什么總是那么多呢？據(jù)估計，全世界海洋的總水量有13.7億立方千米。如果把所有的水集中起來做成一個“水球”，這個水球的直徑可達(dá)1400千米。茫茫的大海中這么多的水是從哪里來的呢？一般的說法是，大海中的水歸根結(jié)底是從它“自身”來的。每年，從海洋的表面有1億多噸的水蒸發(fā)到天空中去，這些水蒸氣的絕大部分仍然在大海上空變成云再化為雨，最后又降回大海中，而水蒸氣中的一小部分變成雨雪后降落到陸地上，流進(jìn)江河湖泊，再順著江河又流回海洋。大海中的水就是這樣不斷地循環(huán)往復(fù)，當(dāng)然就不會有干涸的一天。那么，大海中的水最初又是怎么有的呢？許多學(xué)者認(rèn)為，這些水是地球本身固有的，即海洋中的水是與生俱來的。早在地球形成之初，地球水就以蒸氣的形式存在于熾熱的地心中，或者以結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水等形式存于地下巖石中。那時，地表的溫度較高，大氣層中以氣體形式存在的水分也較多。后來，隨著地表溫度逐漸下降，地球上到處是狂風(fēng)暴雨、電閃雷鳴，呼嘯的濁流通過千川萬壑匯集到原始的洼地中，形成了最早的江河湖海。地球在最初的5億年，火山眾多且活動頻繁，大量的水蒸氣及二氧化碳通過火山口噴發(fā)出來，冷卻之后便漸漸形成河流、湖泊和海洋，即所謂的“初生水”。可是，隨著火山研究的深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：火山活動所釋放的水并非所謂的“初生水”，而是新近融入地下的雨水：這無疑是對“地球之水與生俱來”理論的挑戰(zhàn)。為了尋求地球水的淵源，人們把目光投向了宇宙。1961年，科學(xué)家托維利提出的假說令人耳目一新：地球上的水是太陽風(fēng)的杰作：太陽風(fēng)即太陽刮起的風(fēng)，但它不是流動的空氣，而是一種微粒流或帶電質(zhì)子流。根據(jù)托維利的計算，從地球形成至今，地球已從太陽風(fēng)中吸收了多達(dá)17億億噸的氫量，若把這些氫和地球上的氧結(jié)合，就可產(chǎn)生153億億噸水。這個數(shù)字與現(xiàn)今地球上水的總量145億億噸十分接近。但是，有人卻提出質(zhì)疑：若光靠太陽供給而自身沒有來源的話，地球不可能維持現(xiàn)有的水量。那么，地球之水究竟來自何方呢？美國荷衣華大學(xué)的天體物理學(xué)家路易斯·弗蘭克和由他率領(lǐng)的研究小組獨(dú)辟蹊徑，提出一個驚人的新理論：地球上的水既不是來自地心，也不是來自太陽風(fēng)，而是來自于外太空的冰彗星雨。該研究小組提出：不僅是地球上的海洋，而且太陽系其他行星和衛(wèi)星上的水，都有可能來自迄今為止還未觀測到的由冰組成的小彗星。1981年，美國發(fā)射了一顆觀測地球大氣物理現(xiàn)象的“動力學(xué)探索者”1號衛(wèi)星。在分析衛(wèi)星發(fā)回地面的數(shù)千張觀測資料時，細(xì)心的弗蘭克發(fā)現(xiàn)：在桔黃色的衛(wèi)星圖片背景上總有一些黑色的小斑點(diǎn)，或者說是“洞穴”，弗蘭克稱之為“大氣空洞”。這些“洞穴”的直徑一般有十多千米，個別的甚至達(dá)四五十千米。它們存在的時間很短暫。每個小黑斑都是突然出現(xiàn)，大約2-3分鐘后又消失得無影無蹤。從1981年到1985年，在大約2000小時的觀測期里，弗蘭克共觀測到30000個類似的黑色斑點(diǎn)。這些小黑斑是什么東西？在對大氣中所有數(shù)量充足的分子一一作具體的分析研究后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：只有水分子才能吸收頻帶足夠?qū)挼牟ㄩL而呈現(xiàn)黑色。這使他們確信，衛(wèi)星照片上的黑斑是由于高層大氣中存在著由大量分子聚集而形成的氣體水云所造成的。弗蘭克將他們的觀測結(jié)果同彗星聯(lián)系起來進(jìn)行研究后認(rèn)為，小黑斑現(xiàn)象最有理由的解釋是許多小彗星不斷地把水從高層帶入大氣。由大量的冰塊及少量塵埃微�；旌隙�成的彗星，在剛接近地球時，是一個直徑約為二十千米的冰球，然后在地球引力作用下破裂、融化，并被太陽光汽化形成較大的水汽球或是絨毛狀的雪，后來化作雨降至地面。其中的一部分則進(jìn)入大氣，形成彗星云團(tuán)。衛(wèi)星照片上的小黑斑就是這些彗星云團(tuán)。不久，在六百多千米上空，弗蘭克又發(fā)現(xiàn)了帶狀發(fā)光物，即含水破碎物留下的“尾流”。而這一高度又恰好是此類彗星可能徘徊的地帶。這似乎又為弗蘭克的觀點(diǎn)提供了證據(jù)。這一理論為一些未解之謎提供了解釋。例如，偶爾有大量的小彗星傾瀉而下，造成地球氣候劇變，從而使恐龍及其他一些物種滅絕。小彗星理論還能解釋火星上似乎是水作用形成的河道等等迄今無法解釋的問題。又如在1990年的一天，一塊冰體從天而降，落在中國江蘇省無錫梅村鄉(xiāng)。根據(jù)弗蘭克的小彗星理論，我國專家經(jīng)潛心研究后認(rèn)為，此冰塊就是來自彗星�！熬�不見黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回”。這是一千二百多年前，唐代大詩人李白充滿幻想色彩的吟誦之作。倘若弗蘭克的新理論是正確的，那么詩人所言或許就是事實(shí)。并且，從天上來的，又豈止黃河之水呢？針對弗蘭克的小彗星理論，美國科學(xué)界引發(fā)了一場異常激烈的爭論�？茖W(xué)家們雖然沒有對衛(wèi)星圖像上的那些黑點(diǎn)或帶狀物表示異議，卻不同意弗蘭克作出的這些水將全部降落到地球上的解釋。然而不久后，美國弗吉尼亞技術(shù)大學(xué)和約翰遜航天中心的科學(xué)家們聯(lián)手打開了一塊隕石，結(jié)果竟在里面發(fā)現(xiàn)了少量的鹽水水泡！毋庸質(zhì)疑，這一發(fā)現(xiàn)是對弗蘭克彗星理論強(qiáng)有力的支持。據(jù)負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的科學(xué)家米切爾·佐倫斯基介紹，這塊隕石是 1998年墜落在美國得克薩斯莫納漢斯的兩塊隕石中的一塊，并在發(fā)現(xiàn)后48小時之內(nèi)被送到約翰遜航天中心，在一個空氣已被過濾的凈化室里被打開后，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)隕石里布滿奇怪的紫色晶體，化驗(yàn)的結(jié)果讓人震驚：竟然是鹽！進(jìn)一步分析后，結(jié)果令科學(xué)家們目瞪口呆：這些神秘的鹽晶體里竟然有水！科學(xué)家們因而認(rèn)定：這些水絕不可能來源于地球，其惟一的來源就是產(chǎn)生隕石的天體或者包含鹽分冰體的彗星。地球之水是從天上來嗎？對于小彗星是否為地球帶來過大量降水這一論斷，科學(xué)家們正在不斷地觀察，不斷地試驗(yàn)。然而我們不應(yīng)該忘記，地球雖然多水，卻是一個缺水的星球。我們固然知道，地球上有大約14.5億立方千米的水，每一平方千米為10億立方米，這是一個大得驚人的數(shù)量；我們也固然知道，如果把這些水全部均勻地鋪在地球表面上，地球的平均水深可達(dá)到2800米，地球真可稱作是“水球”。但是我們?nèi)匀徽f地球是個缺水的星球，這是為什么呢？因?yàn)榈厍蛏辖^大部分的水是不適合人類使用的，海洋雖然是個巨大的天然水庫，約占地球總水量的94%,但因海水含鹽太高（每公升含鹽量35克），故不能為人類直接利用。在人類居住的陸地上約有2800多萬立方千米的淡水，約占地球總水量的2%。在這些陸地水中，有冰川2400萬立方千米，又占地球淡水總量的85%。由于冰川在自然界的特殊地位，開發(fā)起來十分艱巨。陸上比較容易開發(fā)利用的淡水資源是地下水、淡水湖泊、土壤水和河流，共有400多萬立方千米，只占地球總水量的千分之三。而且由于這些水在地區(qū)上的分布很不均勻，所以很多國家的水資源十分貧乏。越來越多的人類和越來越嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境的破壞，使地球面臨缺水的挑戰(zhàn)。