水是支撐人類和其他生物生存的關(guān)鍵要素。我們需要水來(lái)飲用、生產(chǎn)食物、清潔和工業(yè)等各種用途，如果沒(méi)有水，地球上的生命將無(wú)法存在。但是，隨著全球人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)水資源的需求越來(lái)越大，導(dǎo)致水資源短缺問(wèn)題日益突出。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，全球每年有超過(guò)2億人無(wú)法獲得干凈的飲用水。而且這個(gè)數(shù)字還在隨著時(shí)間不斷增加。同時(shí)，一些地區(qū)已經(jīng)面臨了水資源枯竭的威脅，例如北非和中東地區(qū)。根據(jù)研究，一些地區(qū)的地下水儲(chǔ)量正在迅速減少，以前挖兩米就有水的地方，現(xiàn)在可能至少要挖十米才行。而一些河流和湖泊也面臨著過(guò)度開(kāi)發(fā)和污染的問(wèn)題。如果這種趨勢(shì)持續(xù)下去，那么地球上的淡水資源將會(huì)在未來(lái)幾十年內(nèi)面臨極大的壓力和短缺。
看起來(lái)這就像是大家搶著吃一個(gè)蛋糕，結(jié)果最后都吃完了，只剩下一塊小小的蛋糕屑。照這個(gè)意思，地球上以前的淡水比現(xiàn)在更多，只是用了40多億年后逐漸變少，事實(shí)真是如此嗎？科學(xué)家們通過(guò)巖石測(cè)年的方法，從一塊石頭上找到了答案。
巖石測(cè)年是一種用來(lái)測(cè)定巖石年齡的技術(shù)，在地質(zhì)學(xué)和考古學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。這種技術(shù)的原理是基于放射性元素的衰變。
放射性元素是指具有放射性的元素，它們的核內(nèi)含有過(guò)多的質(zhì)子或中子，導(dǎo)致核能量不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地放射出粒子或電磁波，最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的核。放射性元素會(huì)以一定的速率衰變，這個(gè)速率是通過(guò)半衰期來(lái)描述的，所謂半衰期是指放射性元素衰變到其初始數(shù)量的一半所需的時(shí)間。例如，鈾-238的半衰期為44.5億年，鉀-40的半衰期為13.1億年。最神奇的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)半衰期是固定不變的，因此我們就可以通過(guò)建立“同位素時(shí)鐘”，來(lái)計(jì)算研究對(duì)象的形成年齡。
在地球形成時(shí)，地球上的巖石中含有各種放射性元素，例如鈾、鉀、釷等。這些放射性元素在巖石中發(fā)生衰變，產(chǎn)生不同的穩(wěn)定同位素和放射性同位素，不同的同位素具有不同的半衰期。放射性同位素測(cè)年法的基本原理就是測(cè)量巖石中放射性同位素的衰變速率，并根據(jù)其半衰期計(jì)算出巖石的年齡。放射性同位素測(cè)年法的具體方法有多種，其中最常見(jiàn)的是鈾-鉛（U-Pb）測(cè)年法。
鈾-鉛測(cè)年法是通過(guò)測(cè)量巖石中鈾和鉛的含量，以及鈾-238和鈾-235的比值，來(lái)計(jì)算巖石的年齡。鈾-238和鈾-235分別具有不同的半衰期，因此它們的比值會(huì)隨時(shí)間而變化。鈾-238的半衰期為44.5億年，鈾-235的半衰期為7.1億年。通過(guò)比較巖石中鈾和鉛的含量，以及鈾-238和鈾-235的比值，可以計(jì)算出巖石的年齡。鈾-鉛測(cè)年法可測(cè)定距今100萬(wàn)到45億年前物體，可以說(shuō)是精度最高的測(cè)年法之一。
根據(jù)鈾-鉛測(cè)年法，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)世界上最古老的巖石就是在加拿大阿卡斯塔河小島發(fā)現(xiàn)的“阿卡司塔片麻巖”。
阿卡司塔片麻巖屬于片麻巖的一種，是一種具有良好層理結(jié)構(gòu)的變質(zhì)巖石。它的主要成分是長(zhǎng)石、石英和云母，其中長(zhǎng)石和石英的含量較高，云母的含量較低，且云母呈片狀分布于巖石中。阿卡司塔片麻巖具有非常高的變質(zhì)程度，其原始巖石可能是一種火成巖或沉積巖，在地質(zhì)過(guò)程中經(jīng)歷了高溫高壓的變化，形成了目前的巖石。
經(jīng)過(guò)鈾-鉛測(cè)年法的測(cè)試，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)存在40億年，只比地球年輕6億歲。仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)這種片麻巖上有一些類似細(xì)細(xì)的紋路，這其實(shí)是因?yàn)樗纬蓵r(shí)在海底。而后來(lái)的氫氧元素的同位素追蹤法也證明了這一點(diǎn)。
這意味著在40億年前，它曾被海洋覆蓋，后來(lái)才暴露在陸地上?？茖W(xué)家們據(jù)此認(rèn)為：早期地球的海洋體積比現(xiàn)在大26%，地球上的水在40億年間變少。水去哪兒了？地球上的水又是從哪兒來(lái)的？
一種常見(jiàn)的假說(shuō)是地球本身就自帶水。
在地球的地幔中也存在大量的水，這些水以分子形式存在于礦物中。通過(guò)地球巖石圈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，如火山噴發(fā)和板塊運(yùn)動(dòng)等，從地幔向地表輸送。據(jù)了解，地球形成于約46億年前，當(dāng)時(shí)地球表面非常熾熱，水蒸氣和其他氣體會(huì)從地球內(nèi)部揮發(fā)出來(lái)，這就形成了地球的原始大氣層和海洋。
此外還有一種說(shuō)法是地球之水天上來(lái)。在地球形成之后，曾有一些小行星和彗星撞擊了地球彗星的表面含有大量的冰和水，科學(xué)家們通過(guò)對(duì)彗星的研究，發(fā)現(xiàn)彗星表面的水含量很高，甚至可能占據(jù)彗星整個(gè)體積的70%以上,這是彗星形成時(shí)留下的遺產(chǎn)。
以現(xiàn)代眼光來(lái)看，水的來(lái)源可能是這兩種方式的結(jié)合。但我們都知道，即使人類喝掉水，誰(shuí)也不會(huì)消失，它會(huì)通過(guò)各種方式回到自然，也就是我們常說(shuō)的水循環(huán)。
水循環(huán)是地球上維持生命和維持氣候的關(guān)鍵過(guò)程之一，它通過(guò)不同的自然過(guò)程將水分子從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，同時(shí)將水分子從液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間轉(zhuǎn)換。以人類喝掉的水為例，我們的身體通過(guò)出汗、排泄等方式將水從身體里排出。隨著接觸空氣，這些水分會(huì)逐漸蒸發(fā)。水蒸氣在大氣中上升后冷卻，形成云層。云層中的水蒸氣不斷凝結(jié)，形成水滴或冰晶，最終落下地面，又成了液態(tài)的水。
這個(gè)道理跟自然界的水循環(huán)一樣，降水通過(guò)河流去往大海。大海的廣闊水面時(shí)刻都在蒸發(fā)形成水蒸氣，最后又形成降水回到陸地。因此整體而言，地球的水量其實(shí)是恒定不變的，但水的總量還是不可避免的減少了。
地球在誕生之初含有大量的氫原子和氧原子，我們的水就是二者通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合組成的。而且在紫外線的作用下，水分子也很容易被分解為氧原子和氫原子。相比于氧原子，氫原子的質(zhì)量更輕，當(dāng)時(shí)大氣層還很薄的情況下很容易就能逃出地球。這種情況直到26億年前藍(lán)藻誕生后才得到改善。
藍(lán)藻通過(guò)光合作用的過(guò)程，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物和氧氣。這些有機(jī)物在藍(lán)藻的死亡和腐爛過(guò)程中，被埋在地下，形成了石油、天然氣等化石燃料。而釋放出來(lái)的氧氣則逐漸積累在大氣層中，形成了現(xiàn)在地球大氣層中的氧氣成分。逃逸的氫原子會(huì)與氧分子結(jié)合形成水分子，最終凝結(jié)成云和雨，為地球提供水資源，地球的水分才終于穩(wěn)定下來(lái)。
阿卡司塔片麻巖告訴我們，早期的地球比現(xiàn)在含有更多的水分。然而，由于原始大氣層過(guò)于稀薄，導(dǎo)致其中很大一部分水分子逃逸到了太空。直到26億年前，生命誕生后，水循環(huán)系統(tǒng)才得到改善。
水是地球上最重要的資源之一，也是維系生命和延續(xù)文明最基本的需要。然而，現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展和人口增長(zhǎng)，加劇了對(duì)水資源的需求和壓力。同時(shí)，氣候變化、環(huán)境污染等因素也對(duì)水資源的質(zhì)量和可持續(xù)性帶來(lái)了威脅。
保護(hù)水資源是人類共同的責(zé)任。我們需要意識(shí)到水資源的珍貴和重要性，共同努力，為保護(hù)和管理水資源盡一份力量。只有這樣，我們才能確保水資源的可持續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展，為人類的未來(lái)提供穩(wěn)定的水資源保障。
聯(lián)系客服
