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你有没有想过一件事情？ 早在40多亿年前，水就已经在地球上大量存在了，但是这么多年过去了，地球上的水有没有减少呢？  事实上，这么多年来，科学家们也一直在思考这个问题。 让人想不到的是，他们竟然在一块石头上找到了答案……  蛇纹石：一块来自上古海洋的水之证物2021年，一队地质学家在格陵兰岛的西部地层中发现了一块异常的岩石。 这块岩石表面呈现出独特的蛇纹状花纹，而经过放射性测年法分析，确认它形成于约40亿年前的古生代石炭纪。  这块被命名为“阿卡斯塔片麻岩”的岩石，它的形成过程充满了神秘的色彩。 古生代时期，这里仍处于浅海环境，岩石形成于海底热液活动频繁的区域，在高温海水与海底岩石反复的热作用，最终造就了这块独特的蛇纹石。  作为一种特殊的变质岩，蛇纹石通常形成于大洋中心脊带、大洋岛弧或俯冲带等构造环境。 当海底基性岩石与海底热液系统中的高温流体发生反应时，就可能产生蛇纹化作用，所以这块古老的蛇纹石就像一个见证者，诉说着40亿年前这个区域曾经位于海底，并处于极为活跃的地质构造环境之中。  而蛇纹石的形成需借助海水参与，而这也正是我们重点关注之处。 在石头的生成过程中，里面吸收了大量的海水，海水中稀有的氘元素也因此而被保存其间，通过对比现今海水中的氘含量，可以推算出40亿年前的海洋规模。  研究人员对岩石中的氢同位素氘和氕的含量进行检测发现，这与现代海水中的比例存在着非常明显的差异。 根据相关模型计算，地球历史上海水总量至少减少了四分之一，虽然数字看似不小，但40亿年的周期对地球系统来说也不过弹指一挥间。  通过计算，科学家们发现，时至今日，地球上的总水量并没有减少，这又是什么原因呢？ 想要知道这个问题，那么我们就要知道地球上的水都是从哪里来的，又要到哪里去，在这一过程中，它又经历了什么……  水的来源要知道，在地球形成的最初，水对地球环境来说可谓是稀有资源。 根据大爆炸理论，我们的宇宙起源于高温高密度的状态，随后经历了快速膨胀。  在这一过程中，仅有最轻的氢和氦元素才得以在大爆炸后残存，那么地球上的水从何而来呢？ 事实上，在早期的地球上，可能并不存在液态水的存在。  科学家猜测，地球形成之初高温的环境使得水只能存在于水蒸气的状态，后续经过漫长的冷却过程，水蒸气才逐渐凝结为液态，最终形成了海洋。 而有趣的是，最近几十年间，研究人员提出了另一种理论。  他们认为，早期地球上的水大多来源于太空，可能是随着含水的微小行星和彗星一起撞向地球，从而为地球带来了水资源，这一理论似乎更能解释地球上水的丰富程度。 支持“水源自地球”观点的科学家指出，在地球的地幔深处存在大量水资源。 通过对地球深部岩石的研究发现，岩石中的氢原子与氧化合形成了水分子，这些水被困藏在岩石间隙中，而火山喷发能将地幔中的水带到地表。 甚至还有科学家通过模拟实验发现，在高温高压的地幔环境中，氢气与石英反应可以生成水。地幔水资源量可能是地表的1-10倍。 而地球地幔水说的支持者认为，地球上的水是在地球形成过程中自然生成的。 在地球诞生早期，太空中的各种元素和星云物质聚合形成了原始的地球。 在高温高压下，这些元素进入地球物质中，经历各种化学反应最终生成了水。 随着地球表面温度的降低，水汽凝结成雨水不断地从天空降落到地面，几十亿年间，大量降水最终汇聚成海洋。 一些地质学家曾在极端干燥的岩石中发现了大量氢原子，这些原子被锁定在岩石的空隙和晶体中，这也就意味着仅地幔一处就蕴藏着巨大的地下水资源，一旦这些氢原子与氧发生反应，就会生成大量水。 而持“水来自外太空”观点的科学家认为，地球形成初期，来自小行星和彗星的撞击给地球带来了大量水资源。 研究显示，彗星的组成包含大量冰和尘埃，冰中含有水。 当彗星进入地球大气层时，强烈的冲击导致温度升高，冰体融化从而释放出水。 不过也有科学家指出，彗星中的水与地球水有一定差异，且相关的地质证据不足，所以难以完全证实这一假说。 例如，在对67P彗星上的水进行检测发现，其中的氘同位素与地球水中的不同。 不过科学家至今也没有找到足够的小行星或陨石样本佐证这一观点。 然而，这一理论的支持者认为，在地球形成初期，周围还存在大量其他星体，它们坠落到地球表面时带来了水资源，地球多次遭受这类撞击，累积了大量的水之后才形成了海洋。 对于水的来源，各方观点都有一定的科学依据，但由于地球早期环境复杂，获取的证据有限，至今没有定论。 更可能的情况是，水的形成既与地球自身演化有关，也与外太空物质撞击地球有关，是两种机制共同作用的结果。 不过可以确定的是，在长期的地质演化中，地球形成了良好的水循环系统，使生命得以在该“蓝色星球”繁衍生生不息。 水资源的历史变化地球上的水资源数量在过去的几十亿年中虽有波动，但总体变化不大。 水主要以液态、固态和气态在地球各个区域之间循环流动。 在地球形成的早期，由于大气层较薄，水分子易被紫外线分解，氢原子容易逃逸到外太空，导致水资源减少。 大约26亿年前，蓝藻的出现使光合作用产生的氧气逐渐聚集，这也增强了地球对水分子的保留能力。 地球上经过长时间的水循环，使大部分水资源可以重复利用，降水经过地表径流和地下径流最终回到海洋，海水通过蒸发又形成云层。 而雨水中的水分子来源于这些云层，这样的循环使水资源只会发生少量的损耗。 即使人类生活中大量消耗水资源，但自然界的水循环机制也能使水资源保持平衡。 我们也注意到，不同地区和不同时期对水资源的需求是不平衡的，发达国家和欠发达国家之间的用水量差异很大，一个地区在干旱时期对水的依赖也远高于湿润时期。 近年来，随着工业化进程的加快，人类活动对自然水循环的影响也越来越大。 化石燃料的燃烧排放出大量二氧化碳，导致全球变暖效应加剧，这也使得降水模式和径流过程发生改变，一些地区开始出现更频繁的干旱或洪涝灾害，再加上工业废水的排放也污染了地表水体，从而降低了水资源的利用效率。 可以说，人类活动也在不同程度上扰乱了自然界原有的水循环节奏，所以我们需要在平衡不同需求的基础上，保护好这一宝贵资源。 目前，一些干旱地区已经开始开发利用地下水资源，例如中亚地区通过打井获取地下水进行农业灌溉，但是过度开发地下水也会导致地下水位下降，需要采取配套措施进行管理。 一些国家利用海水淡化技术生产淡水，但操作成本较高，未来可能可以通过研发更高效的海水淡化设备来提供淡水。 水资源问题不仅关系到经济发展，也关系到人类文明乃至生存。 我们每个人都应该意识到水的可贵，从日常生活做起，养成节约用水的习惯。 |
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