奇点小说

第一辑 人类的家园地球1（第3页）

浩潮无垠的海洋似乎是永远也不会干涸的。但是，海水为什么不会干涸?大海里的水为什么总是那么多呢?

据估计，全世界海洋的总水量有13．7亿立方千米。如果把所有的水集中起来做成一个“水球“，这个水球的直径可达1400千米。

茫茫的大海中这么多的水是从哪里来的呢?

一般的说法是，大海中的水归根结底是从它“自身“来的。每年，从海洋的表面有l亿多吨的水蒸发到天空中去，这些水蒸气的绝大部分仍然在大海上空变成云再化为雨，最后又降回大海中，而水蒸气中的一小部分变成雨雪后降落到陆地上，流进江河湖泊，再顺着江河又流回海洋。大海中的水就是这样不断地循环往复，当然就不会有于涸的一天。

那么，大海中的水最初又是怎么有的呢?

许多学者认为，这些水是地球本身固有的，即海洋中的水是与生俱来的。早在地球形成之初，地球水就以蒸气的形式存在于炽热的地心中，或者以结构水、结晶水等形式存于地下岩石中。

那时，地表的温度较高，大气层中以气体形式存在的水分也较多。后来，随着地表温度逐渐下降，地球上到处是狂风暴雨、电闪雷鸣，呼啸的浊流通过千川万壑汇集到原始的洼地中，形成了最早的江河湖海。地球在最初的5亿年，火山众多且活动频繁，大量的水蒸气及二氧化碳通过火山口喷发出来，冷却之后便渐渐形成河流、湖泊和海洋，即所谓的“初生水”。

可是，随着火山研究的深入，科学家们发现：火山活动所释放的水并非所谓的“初生水”，而是新近溶人地下的雨水：这无疑是对“地球之水与生俱来”理论的挑战。

为了寻求地球水的渊源，人们把目光投向了宇宙。

1961年，科学家托维利提出的假说令人耳目一新：地球上的水是太阳风的杰作：太阳风即太阳刮起的风，但它不是流动的空气，而是一种微粒流或带电质子流。

根据托维利的计算，从地球形成至今，地球己从太阳风中吸收了多达17亿亿吨的氢量，若把这些氢和地球上的氧结合，就可产生153亿亿吨水。这个数字与现今地球上水的总量145亿亿吨十分接近。但是，有人却提出质疑：若光靠太阳供给而自身没有来源的话，地球不可能维持现有的水量。

那么，地球之水究竟来自何方呢?美国荷衣华大学的天体物理学家路易斯·弗兰克和由他率领的研究小组独辟蹊径，提出一个惊人的新理论：地球上的水既不是来自地心，也不是来自太阳风，而是来自于外太空的冰彗星雨。

该研究小组提出：不仅是地球上的海洋，而且太阳系其他行星和卫星上的水，都有可能来自迄今为止还未观测到的由冰组成的小彗星。1981年，美国发射了一颗观测地球大气物理现象的“动力学探索者”1号卫星。在分析卫星发回地面的数千张观测资料时，细心的弗兰克发现：在桔黄色的卫星图片背景上总有一些黑色的小斑点，或者说是“洞穴”，弗兰克称之为“大气空洞”。这些“洞穴”的直径一般有十多千米，个别的甚至达四五十千米。它们存在的时间很短暂。每个小黑斑都是突然出现，大约2～3分钟后又消失得无影无踪。

从1981年到1985年，在大约2000小时的观测期里，弗兰克共观测到30000个类似的黑色斑点。这些小黑斑是什么东西?

在对大气中所有数量充足的分子一一作具体的分析研究后，科学家们发现：只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信，卫星照片上的黑斑是由于高层大气中存在着由大量分子聚集而形成的气体水云所造成的。

弗兰克将他们的观测结果同彗星联系起来进行研究后认为，小黑斑现象最有理由的解释是许多小彗星不断地把水从高层往人大气。由大量的冰块及少量尘埃微粒混合而成的彗星，在刚接近地球时，是一个直径约为二十千米的冰球，然后在地球引力作用下破裂、融化，并被太阳光汽化形成较大的水汽球或是绒毛状的雪，后来化作雨降至地面。其中的一部分则进人大气，形成彗星云团。卫星照片上的小黑斑就是这些彗星云团。

不久，在六百多千米上空，弗兰克又发现了带状发光物，即含水破碎物留下的“尾流”。而这一高度又恰好是此类彗星可能徘徊的地带。这似乎又为弗兰克的观点提供了证据。

这一理论为一些未解之谜提供了解释。例如，偶尔有大量的小彗星倾泻而下，造成地球气候剧变，从而使恐龙及其他一些物种灭绝。小彗星理论还能解释火星上似乎是水作用形成的河道等等迄今无法解释的问题。又如在1990年的一天，一块冰体从天而降，落在中国江苏省无锡梅村乡。根据弗兰克的小彗星理论，我国专家经潜心研究后认为，此冰块就是来自彗星。

“君不见黄河之爿．天上来，奔流到海不复回”。这是一千二百多年前，唐代大诗人李白充满幻想色彩的吟诵之作。倘若弗兰克的新理论是正确的，那么诗人所言或许就是事实。并且，从天上来的，又岂止黄河之水呢?

针对弗兰克的小彗星理论，美国科学界引发了一场异常激烈的争论。科学家们虽然没有对卫星图像上的那些黑点或带状物表示异议，却不同意弗兰克作出的这些水将全部降落到地球上的解释。

然而不久后，美国弗吉尼亚技术大学和约翰逊航天中心的科学家们联手打开了一块陨石，结果竟在里面发现了少量的盐水水泡!毋庸质疑，这一发现是对弗兰克彗星理论强有力的支持。

据负责这项研究的科学家米切尔·佐伦斯基介绍，这块陨石是1998年坠落在美国得克萨斯莫纳汉斯的两块陨石中的一块，并在发现后48小时之内被送到约翰逊航天中心，在一个空气已被过滤的净化室里被打开后，科学家们惊奇地发现陨石里布满奇怪的紫色晶体，化验的结果让人震惊：竟然是盐!进一步分析后，结果令科学家们目瞪口呆：这些神秘的盐晶体里竟然有水!

科学家们因而认定：这些水绝不可能来源于地球，其惟一的来源就是产生陨石的天体或者包含盐分冰体的彗星。

地球之水是从天上来吗?对于小彗星是否为地球带来过大量降水这一论断，科学家们正在不断地观察，不断地试验。

然而我们不应该忘记，地球虽然多水，却是一个缺水的星球。我们固然知道，地球上有大约14．5亿立方千米的水，每一平方千米为10亿立方米，这是一个大得惊人的数量；我们也固然知道，如果把这些水全部均匀地铺在地球表面上，地球的平均水深可达到2800米，地球真可称作是“水球”。但是我们仍然说地球是个缺水的星球，这是为什么呢?

因为地球上绝大部分的水是不适合人类使用的，海洋虽然是个巨大的天然水库，约占地球总水量的94％，但因海水含盐太高（每公升含盐量35克），故不能为人类直接利用。

在人类居住的陆地上约有2800多万立方千米的淡水，约占地球总水量的2％。在这些陆地水中，有冰川2400万立方千米，又占地球淡水总量的85％。由于冰川在自然界的特殊地位，开发起来十分艰巨。陆上比较容易开发利用的淡水资源是地下水、淡水湖泊、土壤水和河流，共有400万立方千米，只占地球总水量的千分之三。而且由于这些水在地区上的分布很不均匀，所以很多国家的水资源十分贫乏。越来越多的人类和越来越严重的生态环境的破坏，使地球面临缺水的挑战。

地幔

像切西瓜那样，将地球也剖开，粗看一下，地球就像一个巨大的鸡蛋，由表及里依次由地壳、地幔和地核组成。其中地壳拥有陆地和海洋，平均厚约30公里；地幔厚约2870公里，从我们脚下30公里处到2900公里处；地核半径约3470公里，从我们脚T2900公里处到地球中心。仔细观察，地球更像一个巨大的洋葱头，由一层层厚度不同的物质组成。地球外层是地壳，最里边的地核由外地核和内地核构成，外地核厚约2270公里，是一个由铁和硫等元素（铁占80％以上）的混合**构成的熔融海洋，内地核半径为1200公里，呈固态，构成物以铁为主，也含少量镍等，物质密度大，每立方米（含物质）13000公斤左右。中间的地幔层次复杂，大体可看成由地幔外层、过渡层和地幔内层构成。地幔外层厚约370公里，从我们脚下30公里到400公里；过渡层厚约300公里，从脚下400公里到700公里。地幔内层厚约2200公里，从脚下700公里到2900公里。

根据地震波（包括纵波、横波和地面波3种波）在地球内部的传播方式，可以知道地球的内部结构。科学家发现，在地壳与地幔的交界处，有一个物质密度突变（增大）的层面，它在海洋底部以下5公里处（或大陆地面以下10～70公里处。这就是在此处将地壳与地幔分开的依据。在我们脚T2900公里处，还有一个物质密度突变（增大）的层面，科学家将此处定为地幔内层与外地核的分水岭。同样，用地震波不难发现，物质密度在过渡层内有显著变化。除上述（对地幔已作）的“标准”分层外，科学家还用地震波对地下700公里以_卜的地幔与地壳，作了另外的分层：地面以下有一层70—150公里厚既坚硬又寒冷的岩石圈，它包括海洋（地壳）底板和大陆地壳底部及地幔外层的一部分。在这岩石圈下面，则是软流圈，它厚550～620公里，具有塑性，内部温度较高，且塑性和温度随深度（增加）而增加。软流圈底部在地下700公里处，往下便是地幔内层。与软流圈上部接壤的岩石圈下部，有些局部熔化的岩石。那里的岩石圈比较容易滑动，这是造成地球陆地变迁的主要因素。

漂浮在软流上的岩石圈，并不是一整块，而是由许多碎块组成的。这些碎块叫做板块，它们以不规则的方式，在软流圈上缓慢地滑动。这种滑动虽然非常缓慢，例如，大西洋海底板块每年只扩张几个毫米，太平洋海底板块每年也不过移动10厘米，却形成了今天地球表面的陆海分布。2亿年前，地表上只有一块大陆和一个海洋。正是岩石圈上板块的移动，致使整块大陆逐渐分裂（各板块滑移的速度不一致），形成了目前这样的五大洲及各洲之间的海洋。目前整个地球表面是由13个大大小小的板块拼成的，其中最大的6个是：大西洋板块、澳大利亚板块、北美洲板块、南美洲板块、非洲板块和欧亚板块。这13个板块中有的在相互挤压或靠近，有的则在彼此分离。例如，据科学家预测，在未来5000万年中，美洲大陆将进一步远离非洲和欧亚大陆的欧洲一边，大西洋因而会更加宽广；北美洲与南美洲之间的距离将加大；澳洲大陆将向北移动；而位于欧洲与非洲之间的地中海则将缩小。板块的这种运动最终会引起板块间相互挤压和碰撞产生可怕的灾难：板块的长期相互缓慢挤压时所积蓄的能量，会在突然滑动时释放出来，发生剧烈的地震。

火山爆发也与板块的移动有关。曾经有人认为，在薄薄的地壳下面，就是沸腾的**状岩浆，一旦地幔上出现裂缝，岩浆就会把地壳拱开，成为火山，而岩浆即从火山口喷发出来。其实，地球内部唯一的一层**，位于我们脚下深2900公里的地方，与火山爆发毫无关系。现在已清楚，火山喷发的岩浆，就是地幔中的固体物质，是在一定的温度和压力条件下形成的。当某种岩石所在处未达一定的深度，即其温度不甚高时（越深处岩石温度越高，大约每增加1公里，温度就升高30℃），必须增加它所承受的压力，岩石才能熔化。反之，若岩石深度超出了一定的限度（温度太高），则必须减少它所承受的压力，岩石才能熔化。地幔中的岩石是固态的，所受压力太高，不能为板块移动提供适当压力。岩石圈在大陆上或海洋中发生张拉时，产生裂缝，使下面软流圈所承受的压力减弱，于是那里的某种岩石便开始熔化，在（地幔）内部压力（远比地表面的大）作用下，裂缝处就会喷出基性岩浆即玄武岩浆来，形成火山爆发。当两个板块相互挤压时，挤压处的地壳将加厚，从而使软流圈承受的压力增加，这将导致另一种深成岩熔解，但因地壳较厚，这种岩浆不一定都能喷出地面。未喷出的岩浆冷却后成了花岗岩的矿囊。当海底的板块钻人地幔中时：海水会随之一起渗人。地幔中熔化的岩浆遇水后，将产生又一种喷发奇观，日本的火山爆发大多起源于此。但是，地球上还有一些火山爆发，似乎与板块移动无关。有的火山口位于海洋板块的中心（如太平洋的夏威夷），有的则位于大陆板块的上面（如美国的黄石公园），地质学家称这些火山口为“热点”。“热点”并不跟随板块一起移动，老是固定的一地喷发；板块移动时，原来喷发过的地方随即成了死火山口，热点又在附近的地方喷发岩浆；随着板块的移动，热点就留下连串的死火山口。科学家认为，热点所喷发的岩浆，可能来自地幔内层，但目前尚不明白这些岩浆是怎样冒到地面上来的。

使板块发生运动的是对流。在地球内部，越往里温度越高。地球深处的较热岩石受热力驱动，往较冷区域即地球上层缓慢运动。而地球较外层的较冷板块物质（岩石）则恰相反，热力驱动它们逐渐插入地幔深入，形成冷的区域，它们从地幔深处（甚至地核）吸收热量后（熔化）又会向上升起，完成一次涉及整个地幔层的大循环。在这种热物质（岩石）上升，冷物质下降的过程中，有新板块在大洋中脊处生成。地幔板块的这种俯冲、熔化及上升环流运动是在地外层中进行的，地幔内层岩石不直接参加这种环流运动。

驱动对流的巨大能量来自何方?一种假设认为，地幔在一定程度上是通过放射性物质的衰变来提供热能的。地幔构成成分统称岩石，它可能主要是橄榄石，这是一种以镁的硅酸盐（Mg2Sio4）为主要矿物的岩石（当然还可能含有其他种类的岩石，如榴辉岩）。在这种岩石构成的地幔中，还杂含有铀、钍、钾等放射性同位素，它们衰变时就放出热量，作为驱动地幔对流的主要能量。有人已估算出，地幔中的放射性物质自地球诞生以来，已减少了大约30％。因此，我们的地球正在逐渐变冷。此外，地幔内层从地核吸收热量，并部分地传至外层。还有，地球在形成过程中遗留下来的部分原始动热也在影响地幔对流。