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2015-07-14 12:18:49| 人氣2,209| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

*水和太陽誰的輩分更高?地球水源“沒有備份” 請珍愛*

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如果告訴你,你日常喝的水也許比太陽還要古老,恐怕除了驚訝之外,都有點喝不下去了。話說回來,科學家花費大量精力來証明地球上的水可能是太陽系的長輩,無疑具有極大的科學價值。眾所周知,水是生命之源。這一發現意味著宇宙中,或許有類似地球生命的存在。不過對於普通老百姓而言,在水資源日益匱乏的當下,知道地球上水的年齡遠不如如何治理地球上被污染的水域來得迫切。 

水和太陽誰輩分更高?--地球上的水可能比46億歲的太陽還要“老” ...

太陽系中的水究竟是在太陽系形成時由冰電離形成,還是原本就存在於太陽系誕生前的寒冷星雲?這一直是科學家們爭論不休的話題,而本周的一項發現或許有助於人們解開這一謎團。

來自美國密歇根大學天文系的一項研究成果顯示,存在地球、隕石、月球表面的水,可能比大約46億歲的太陽系還“老”。這意味著現存于太陽系中的水,有部分來自于太陽系形成前的星際介質。該研究發表在2014年9月25日出版的《科學》雜誌上。

參與研究的美國密歇根大學博士生克裏夫斯表示:“太陽系誕生初期的環境條件,並不適合水分子的合成。而在這種情況下,水就只可能來自于富含化學元素的外部星雲。引人矚目的是,這些冰成功地在太陽系誕生的過程中倖存了下來。”

據報導,為了探明水的“年齡”,研究人員決定從氫的同位素“氘”身上入手。氘,舊稱“重氫”,常用於熱核反應,在能源領域具有良好的前景,它們通常微量存在于我們周圍的水中,並且很難自然形成。

研究人員構建了專門的電腦模型,比對了彗星、行星、隕石及地球海洋水中氘的豐度。結果發現,這些樣本的比率均高於正常情況下太陽系中氘的比率,也就意味著多出來的氘可能並不來源於太陽系。超出比率的氘可能來自氘豐度(相對含量)更高的寒冷星際空間,比太陽系更加“年長”。

但並不是說我們周圍的水都是太陽系的“長輩”,真正早于太陽系形成的水在其中的比例目前並不明確,不過其數量可能比較可觀。

這一發現,不僅意味著我們每天可能在喝著來自遙遠星際空間的水,還意味著宇宙中可能會有更多類似太陽系的系統,具備誕生生命的條件。這將有助於人類對行星系統的研究,人們或許將有更大機會找到另一個孕育生命的“地球”。

地球上的水從哪兒來來自星星?揭秘開始... 

眾所周知,最時髦的一種理論認為,地球上的水是來自太空的攜帶有水和其他有機分子的彗星和小行星撞擊地球後才使地球產生了生命。

最近,科學家們第一次發現了可證明這一理論的依據:一顆被稱為利內亞爾的冰塊彗星。據科學家們推測,這顆彗星含水33億公斤,如果澆灑在地球上,可形成一個大湖泊。但十分令人遺憾的是,利內亞爾彗星在熾烈的陽光下蒸發成了蒸氣。全世界的天文學家們都觀察到了這一過程。那麼,這顆彗星攜帶的水與地球上的水相似嗎?根據科學家們的研究,答案是肯定的。

水,帶來了地球生命。它來源於地底深處,還是冰塊彗星澆灑在地球上實驗證明,數十億年前在離木星不遠處形成的彗星含有的水和地球上海洋裏的水是一樣的。而利內亞爾彗星正是在離木星軌道不遠的地方誕生的。天文學家們認為,在太陽系剛形成時可能有不少類似於利內亞爾的彗星從“木星區域”落到地球上。

美國航空航天局專家約翰.瑪瑪說:“它們落到地球上時像是雪球,而不是像小行星撞擊地球。因此這種撞擊是軟撞擊,受到破壞的只是大氣層的上層,而且撞擊時釋放出來的有機分子沒有受到損害。”與此同時,地質學家在人們最意想不到的地表之下1000多公里的地層深處找到了水。在溫度達1000℃以上、並且飽受高壓的礦物岩裏,可能儲藏著相當於世界所有大洋中水量之5倍的水。而且該項發現還很可能有助於弄清地球是如何形成和發育的。

在地表之下650至2900公里的深處,是圍繞在富含鐵質的地核周圍的高熱、高壓物質。日本東京科學院的Motohiko、Mu-rakami等估計,在這被稱為下部地幔的礦物質中,可能包含有達到其自身重量0.2的水。已有的行星理論,推測了在其形成之初所出現的早期蒸發物質的數量,如水和二氧化碳的數量,而現在的發現則預示著地球初始階段混合物質的數量,可能已經超出了早先的預料。

水能使下部地幔礦物質的熔點降低,並且增加它們的粘性。千百萬年來,地幔像一隻盛有熱湯的鍋子一樣,處於劇烈的攪拌與動盪之中,這使得地幔的構造層帶運動,並且使地幔的化學成分混合。粘性更大的地幔會攪拌與動盪得更快。在下部地幔中由礦物質形成水,可能也會影響地幔的構造層帶,使之不容易下沉到地層更深的地方。當構造層帶下沉、加熱和受擠壓時,它們釋放的水可能會軟化圍繞的地幔,以及松緩它們的下沉通道。在稍高一點的地幔中,即在大約地表之下400至650公里之間深度的區域叫做轉換帶,因為它位於上部和下部地幔之間,在這裏就可能存有相當於幾個大洋的水。

Murakami等發現,在下部地幔的礦物質中,可能保留有大約其上位岩石重量之十分之一的水,但因為下部地幔的體積比轉換帶的體積大得多,所以它具有相當多數量的水。英國布利斯托爾大學的地質學家BernardWood認為,該項發現有助於推進有關在地幔之中鎖存有多少水的爭論。他說,直到現在,大部分人仍堅持認為在地幔中沒有多少水。

此外,在兩年前進行的另一項類似研究中,得出的結論是地幔之下根本沒有多少水。Murakami等在實驗室中模仿下部地幔,他們對構成該區域之大部分的3種礦物質進行了研究。他們設計應用了一種多砧的特殊實驗裝置,以再現地幔下變化異常劇烈的苛刻條件,同時對礦物質用硬齒擠壓和加熱。在大約1600℃和250000個大氣壓下,Murakami小組應用二級離子品質光譜測定技術,測定了氫的數量,該技術使離子束衝擊礦物質,並探測從礦物質表面放散出的離子。已有的其他研究結果表明,在該等礦物岩中得到的任何氫,都來自於其間存囿的水。最後,Murakami等檢測到了比實驗預想要多得多的氫,從而得出了目前的結論。
 

地球沒有“水”備份,請珍惜!--危機四伏的世界水系統污染...

當清晨的第一縷陽光和刺耳的鬧鈴聲一道讓我們從睡眠中醒來時,很多人做的第一件事就是走進衛生間,而絕大多數人不會想到,按下沖水鍵的這個動作意味著自己的排泄物已經成為一個不折不扣的污染物而進入了水系統。當然,世界水系統並不是因為人類排泄物而危機四伏,但這是我們生活的一部分,若處理不善,污染在所難免。那麼,當前世界水系統所面臨的危機主要有哪些呢?

早在1977年,聯合國水事會議召開,這次會議向全世界發出了一個嚴正警告:水不久將成為一個深刻的社會危機。到了1993年,聯合國大會將每年的3月22日定為“世界水日”。然而,少數人的奔相走告並不能阻止世界水問題持續惡化的腳步。特別是在與其他生態問題的交織中,世界水危機顯得更加錯綜複雜。

地球上的水系統龐大而複雜。各種水體都在地球上通過蒸發(包括植物蒸騰)、水汽輸送、降水、下滲、地表徑流和地下水徑流等一系列過程不斷流動。在這一過程中,它們還和大氣圈、岩石圈與生物圈等組織體系有機聯繫,形成了一個你中有我、我中有你的局面,這使徹底解決世界水系統統問題變得更加困難。

就拿水污染問題來說,這已經成為當今世界上最為緊迫的衛生危急之一。特別是在城市化進程加快、人口急劇增長的發展中國家,水污染的問題更加突出。人類的活動會使大量的工業、農業和生活廢棄物排入水中,使水受到污染。我國的情況是,長期以來大量的工業和活污水都在未經處理的情況下直接排入江河湖海中。

農業生產中化肥和農藥使用普遍,部分水體因此遭受了嚴重污染,不僅步加劇了灌溉可用水資源的短缺,還影響到了人類的飲水安全、糧食生產和農作物安全,後果不堪設想。

世界衛生組織(WHO)的調查結果顯示:由於飲用被污染的水而患上各種疾病的人口高達12億,患病率高達20%;全球有80%的疾病是在飲用水被污染的情況下造成的。另外,50%的癌症與飲用水不潔有關;在兒童死亡的案例中,有一半都是飲用水被污染造成的;全球每年有2500萬5歲以下的兒童因飲用被污染的水而引發疾病;全球因水污染而感染霍亂、痢疾和瘧疾的總人數已超過500萬。

再看水資源分佈嚴重不均的問題,特別是中國,處資源的時空分佈嚴重失衡,概括說來就是“北旱南澇”·從總體上看,南方水多、土地少;北方恰恰有反,水少、土地多。這些耕地有一半以上都處於水資源緊缺的乾旱或半乾旱地區,還有約1/3處於受洪水威脅的大江大河中下游地區。實際上,乾旱和洪澇正是中國遭遇最頻繁的、造成損失也最為嚴重的自然災害。另外,嚴重的水土流失問題也是導致水資源得不到合理利用的重要原因。水土資源不合理的開發利用、森林的過量砍伐已使中國的生態鏈日顯脆弱。為數眾多的山地、丘陵,在季風型暴雨的侵蝕下極易造成水土流失,這更加劇了水資源短缺問題的惡化。

也許在未來的某一天,我們的水系統問題可能會跌入萬劫不復的深淵。我們也會開始對從水龍頭流出的水質產生懷疑。

 

台長: 幻羽
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