二、水的由来

隐身旅行

在地球上,水是分布最广的一种物质。我们生活在陆地上,感到大地宽广无比,其实大陆不过是浩瀚的海洋中几个较大的孤岛而巳。在大陆上还有奔腾不息的江河,烟波诰渺的湖泊,奇形怪状的万年冰雪,数不清的水库坑塘;除此以外地下有清泉伏流,天空有彩云雾幕。总之,在自然界里几乎找不到不含水的物体。可以说,地球上到处都是水的寓所。

地球上这些水是从哪里来的呢?谈到水的来源,人们很容易连想到:海洋湖泊里的水来自江河;江河之水是雨雪冰雹等大气降水形成的;大气里的水汽主要来源于海洋和陆地表面水分的蒸发。然而遗憾的是,地球形成初期是没有液态水的,更谈不上浩瀚无标的海洋了。

如杲说大气里当初就有水汽,那么目前地球上的水部化成蒸汽,大气应该能够全部容纳下。但是实际上仅海水的质量就比大气多282倍,这样多的水汽无论如何在大气里是容纳不下的。那水汽到底是从哪里来的呢?

火山爆发喷出的高温气体含有大量的水汽,在地球的发展史上又有过火山活动极为K盛的时期,这给了人们很大的启发,认识到地球上的水来自迪球的内部。从质量上看,地球内部的迪核和地幔占整个地球的99.5%,而海水只占0.023%。这些水当初储藏在地球内部完全是可能的。

水又怎么会钻到地球内部呢?原来水不仅体态多变,可以滲入地下,藏在岩石隙缝当中;或摇身一变,化成气体逸入空际;而且还有一个特殊的本领,就是靠它的极性,钴到其他物质的晶体内部隐藏起来。这种现象叫水合作用。水合作用生成的物质叫结晶水合物。结晶水合物里边的水叫结晶水。

自然界中能形成结晶水合物的物质是很多的,这是叫做无机盐一类的东西。象硫酸铜、氯化钙等都是。这些物质掩藏水的能力是很大的。比如,一个氯化钙分子可以和六个水分子结合,生成六水氯化钙(CaCl2-6H2O)一个硫酸铜分子可和五个水分子结合,生成五水硫酸铜(CuSO4-5H2O ),并能使白色的硫酸铜变成美丽的蓝色,所以五水硫酸铜又叫蓝矾。

 

实际上硫酸铜和氯化钙掩藏水分子的能力仅仅是个中等水平。如每个绿矾分子(FeSO4-7H2O)中含有七个水分子。冼濯碱的本领还大,每一个碳酸钠分子能带十个水分子(NaCO3-10H2O)。明矾更要胜过一筹,它含有十二个水分子〔KAl(SO4)2-12H2O.当然也有些物质掩藏水分子的能力较小,如一个石膏分子仅能和两个水分子结合(CaS04-2H20)

如果把以上这类结晶水合物运到一个新的地方,那么水就会跟着作一次隐身旅行。水正是利用这种方式,随着太阳星云来到地球上安家落户的。

海洋诞生

 

我们端着一碗水,如果不小心就会洒出来,为什么悬浮在宇宙空间不断旋转的地球,不会把它那江河湖海里的水洒到太空中去呢?

原来地球和其它物体之间都存在着相互吸引的力,就象磁铁吸引铁屑一样,把水吸引在地球表面上。因为宇宙中的物体都有这种相互吸引的力,所以这种力叫做万有引力。这种引力有多大呢?万有引力定律告诉我们,引力的大小和两个物体的质量的乘积成正比,和它们的距离的平方成反比。地球的质量大约有六十万亿亿吨,这样一个庞然大物具有很大的引力,足以使一切物体牢牢地呆在地球上,不致落到漫无边际的太空中去。

但是地球开始形成的时候并没有这样大的引力,因为地球是太阳星云分化出来的。星云是什么东西呢?一般说来,星云是悬浮在宇宙中极其稀薄的气体和尘埃。远远望去,这些气体和尘埃象繁星中间的一块云雾状的斑点,所以叫做星云

当初,太阳星云逐渐收缩,中心部分形成太阳,边缘部分就逐渐形成了包括地球在内的九大行星。刚刚分化出来的地球结构松散,质量不大,所以引力是很小的。它就象一个浮肿病人,表面看来膀大腰圆,实质虚弱无力。只好任凭周围的气体在太阳辐射的驱赶下自由离去。地球上第一代大气就这样逃之夭夭了。

 

水在任何温度下都会蒸发,这时地球上即使水,也一定蒸发成气态的形式。当然会被第一代大气裹挟而去。可以断言,在这个阶段地球上是没有液态水的。

重力和地热是使地球原始物质分层聚居的功臣。大体过程是这样:在重力的作用下,地球的体积逐浙缩小,地球内部的温度不断增高。有些物质慢慢变软熔化。较重的物质缓慢下降,较轻的物质徐徐上升。这样,象铁、镍等最重的物质聚集在中心,形成地核。

最轻的物质浮在地球的表层,形成坚硬的地壳。地核和地壳之间则是地幔。

由于地球体积的缩小,它的总质量与密度都大大增加,使引力也显著增长。地球内部因温度升高而产生的气体,就会被地球抓住不放,这就形成了原始的大气圈。每此同时,隐藏在各种固体物质中的结晶水再也隐藏不住了,离析出来变成水蒸气。随着地热的增高,地球内部的水蒸气及其他气体越聚越多,终于胀破坚实的地壳,喷了出来,这就是火山爆发。喷到空中的水蒸气立即结成浓云,化做倾盆大雨落到地面上,聚集在低洼处,地球上的液态水——原始海洋就这样诞生了。