亿万年古老的海水

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


正如它曾经是,并且现在是,地球上的海洋 (T. Fioreze)

如果说我们的宇宙大量制造一种东西,那就是水。这并非一个显而易见的性质,仅仅基于宇宙物质的清单。氢完全主导着整个宇宙的普通物质,尽管经历了大约 130 亿年的恒星核聚变,但只有少数原始质子实际上被恒星消化了。在这些质子中,大多数最终变成了氦核,其余的则变成了微量到几乎难以察觉的元素香味。与当今宇宙中氢核的数量相比,只有十分之几个百分点的原子核是比氦重的元素。然而,最丰富的元素是氧,大约每 1,500 个氢核就有一个氧核。

但是行星和我们这样的事物,都与这些微量的核污染物有关。相对而言,氧和氢结合形成的水量惊人地巨大。最近对围绕新生恒星的富含尘埃和气体物质盘(这些物质将在这些系统中凝结成行星)的观测表明,水的普遍程度可能有多高;在这些地方的寒冷蒸汽中潜伏着数千个地球海洋的水量。在我们自己的太阳系中,我们不断被提醒这种古老水的存在,无论是在某些类型陨石的盐渍孔隙中,还是在彗星体的壮观尾巴中,当它们将挥发性分子释放到温暖的太阳辐射怀抱中时。


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在地球上,水一直是,并且仍然是地表化学以及我们地壳岩石圈和地幔深层过程的关键和核心成分,包括构造运动的润滑。然而,单个水分子来来去去,被分解回其组成的氧原子和氢原子,并重新结合或由以前属于完全不同分子种类的原子产生。曾经属于特定水分子的氢和氧可能会发现自己被无数次回收,并像不受欢迎的孤儿一样分散到地球的最远角落。我们对地球水的体验实际上是不断变化的。

但最近的一项发现表明,在像地球这样的行星上,特定水分子的成分可以在最意想不到的地方大规模地保存数十亿年。《自然地球科学》上发表的Shaw 等人报告了一项关于在巴布亚新几内亚海岸外海面下一英里处的水下喷发中产生的火山玻璃成分的研究。通过研究氢核(例如,氘含量)和硼核的同位素组成,他们发现,这种物质具有古代海洋地壳板块的指纹,其中原始水被压入结晶岩石结构中,然后通过热和压力“蒸馏”,消除了较重的同位素。但是这些板块已经被驱动(俯冲)到地球深层地幔(数百公里深处)达 2 亿到 10 亿年,现在才随着地球继续其古老的地质循环常规而返回地表。

所以,也许你不能用亿万年古老的海水调制鸡尾酒,但你肯定可以用曾经存在于我们多细胞祖先黎明时期的海洋中的水分子精华调制一杯非常非常干的马提尼。行星环境可能瞬息万变,但它也令人惊讶地充满了过去的 echoes(回声)。

 

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