地球之水天上來？

●　王小波

大海為何不干?

一對戀人在舉行婚禮時常會對天盟誓：?？菔癄€，永不變心。由此可見，浩瀚無垠的海洋是永遠也不會干涸的。海水為什么不會干涸?大海里的水為什么總是那么多呢?

有人估計過，全世界海洋的總水量有13．7億立方千米。如果把所有的水集中起來做成一個“水球”，這個水球的直徑可達1400千米。茫茫大海中這么多的水是從哪里來的?一般的說法是，大海中的水歸根究底就是從它“自身”來的。每年從海洋的表面有1億多噸的水蒸發(fā)到天空中去；這些水蒸氣的絕大部分仍然在大海的上空變成云再化為雨，最后又降回到大海中。而水蒸氣中的一小部分變成雨雪后降落到了陸地上，流進江河湖泊，再順著江河之水又流回海洋。大海中的水就這樣“兜”了一個大圈子，最后仍舊回到海洋里，不斷地循環(huán)往復(fù)，大海里的水當(dāng)然就不會干涸了。

那么，大海中這么多的水最初又是從什么地方來的呢?這個問題實際上是說，地球上的水最初是怎么產(chǎn)生的。不同的人對此有不同的猜測。有的人說，海洋是地球早期形成過程中出現(xiàn)的，天上下了一場很大很大的雨，下了很長的時間形成了最初的海洋。更多的學(xué)者則認為，這些水是地球本身固有的，即海洋中的水是與生俱來的。早在地球形成之初，地球之水就以蒸氣的形式存在于熾熱的地心中，或者以結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水等形式賦存于地下巖石中。當(dāng)時地表的溫度比現(xiàn)在要高得多，大氣層中以氣體形式存在的水分也相當(dāng)多。后來隨著地表溫度逐漸下降，地球上到處是電閃雷鳴狂風(fēng)暴雨，呼嘯的濁流通過千川萬壑匯集到原始的洼地中去，形成了最早的江河湖海。地球之水自從“娘胎”帶來之后，還通過自身的演化不斷地向外釋放，如火山噴發(fā)物中水蒸氣就占了75％以上。地球最初的5億年，火山眾多且活動頻繁，大量的水蒸氣及二氧化碳通過火山口噴發(fā)出來，冷卻之后就漸漸形成了河流、湖泊和海洋，此即所謂的“初生水”。當(dāng)然，原始海洋中的海水量較少，據(jù)估計約為目前海水量的1／10，今天地球上如此之多的海水是長期積累而成的。許多年來，關(guān)于地球之水來自何方，就一直建立在上述傳統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上。

地球水是與生俱來的嗎?

可是隨著火山研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)火山活動所釋放的水其實并不是所謂的“初生水”，而是新近滲入地下的雨水!科學(xué)家是通過測定這些水的同位素組成并發(fā)現(xiàn)兩者十分相似以后才認識到這一點的。這無疑是對“地球之水與生俱來”理論的一種挑戰(zhàn)。為了尋求地球水的淵源，有人把目光投向了宇宙。1961年，科學(xué)家托維利提出了一個令人耳目一新的假說，認為地球上的水是太陽風(fēng)的杰作。何謂太陽風(fēng)?顧名思義就是太陽刮起的風(fēng)，但它不是流動的空氣，而是一種微粒流或帶電質(zhì)子流。太陽風(fēng)的平均速度是每秒450千米，比地球上的風(fēng)速高萬倍以上，它的貢獻之一是為地球送來了水。據(jù)托維利計算，從地球形成至今，地球已從太陽風(fēng)中吸收了多達17億億噸的氫量。若把這些氫和地球上的氧結(jié)合，就可產(chǎn)生153億億噸的水，這個數(shù)字與現(xiàn)今地球上水的總量145億億噸十分接近。

但是，反對的人提出了質(zhì)疑：水雖有可能來自太空，卻也在不斷地向太空散逸。這是因為大氣中的水蒸氣分子會在陽光的紫外線作用下發(fā)生分解，變成氫原子和氧原子，而氫原子的逃逸數(shù)量與進入地球的數(shù)量大致相等。因此他們認為，若光靠太陽供給而自身沒有來源的話，地球不可能維持現(xiàn)有的水量。那么，地球之水究竟來自何處呢?美國天體物理學(xué)家路易斯·弗蘭克獨辟蹊徑，提出了一個驚人的新理論——地球上的水既不是來自地心，也不是來自太陽風(fēng)，而是來自于外太空的冰彗星雨!

弗蘭克的驚人理論

1981年，美國發(fā)射了一顆觀測地球大氣物理現(xiàn)象的“動力學(xué)探索者1”號衛(wèi)星。在分析衛(wèi)星發(fā)回的觀測資料時，弗蘭克對數(shù)千張地球大氣紫外輻射圖像產(chǎn)生了興趣。他發(fā)現(xiàn)在橘黃色的衛(wèi)星圖片背景上總有一些黑色的小斑點，弗蘭克稱之為“大氣空洞”。這些“洞穴”的直徑一般有十多千米，個別的甚至達到四五十千米。它們存在的時間很短暫，每個小黑斑突然出現(xiàn)，大約二三分鐘后又消失掉。弗蘭克從1981年～1985年大約2000小時的觀測期內(nèi)，共觀測到了30 000個類似的黑色斑點。這些小黑斑是什么東西?在對大氣中所有數(shù)量充足的分子一一做了分析研究后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)只有水分子才能吸收頻帶足夠?qū)挼牟ㄩL而呈現(xiàn)黑色。這使他們確信，衛(wèi)星照片上的黑斑是由于高層大氣中存在著由大量水分子聚集而形成的氣體水云所造成的。

弗蘭克將他們的觀測結(jié)果與彗星聯(lián)系起來進行了研究，在排除了其他的可能性后，認為小黑斑現(xiàn)象最合理的解釋是許多小彗星不斷地把水從高層注入大氣。眾所周知，彗星是由大量的冰塊及少量塵埃微?；旌隙?，其形狀像個臟雪球。僅在太陽系中就有上千億顆彗星，很多彗星都是不受“家長”約束、毫無運動規(guī)律的終身“浪子”，不時“溜達”到地球附近。這種冰彗星在剛接近地球時，是一個直徑約為20千米的冰球，然后在地球引力作用下破裂，并被太陽光汽化形成較大的水汽球或是絨毛狀的雪，后來轉(zhuǎn)化為雨降落地面。其中的一部分進入大氣，形成彗星云團，衛(wèi)星照片上的小黑斑就是這些彗星云團。此外，弗蘭克在地球1600多千米上空還發(fā)現(xiàn)了帶狀發(fā)光物，即含水破碎物留下的“尾流”，而這一高度恰好是此類彗星可能徘徊的地帶。據(jù)弗蘭克估計，每年大約有1000萬顆這樣的冰雪球進入地球大氣層，每顆雪球可以融化成100噸的水。它們雖然不能降下一場透雨，但經(jīng)過一年的時間，便能使地表均勻地增加5厘米～10厘米深的水，即每年可使地球增加10億噸水。這可不是一個小數(shù)目。地球形成至今已有46億年的歷史，如此算來，地球總共可從這種彗星冰球上獲得460億億噸水，是現(xiàn)今地球總水量的3倍還多，足以形成我們目前所知的河流、湖泊和海洋。

直至今日，這些人類尚未覺察到的小彗星仍以每分鐘20個的速率向地球大氣撞擊著?！熬灰婞S河之水天上來，奔流到海不復(fù)回?！边@是1200多年前大詩人李白充滿幻想色彩的吟誦之作。如果弗蘭克的新理論是正確的，那么李白所言也許并非幻想而是事實，而且從天上來的又豈止黃河之水呢!

科學(xué)界的爭論

弗蘭克的彗星理論在美國科學(xué)界引發(fā)了一場爭論，一些科學(xué)家對弗蘭克的發(fā)現(xiàn)提出置疑，有人甚至認為弗蘭克提出的是一種無法用其他手段探測出來的“荒誕的”物理學(xué)。雖然沒有人對衛(wèi)星圖像上的那些黑點或帶狀物表示異議，但他們并不同意弗蘭克做出的這些水將全部降落到地球上的解釋。首先，地球上空的平流層是極為干燥的，其含水量是經(jīng)過科學(xué)家反復(fù)論證的，如果彗星注入大量的水，那將很容易察覺到。令人不解的是，這些水分子是怎樣穿過平流層的呢?其次，內(nèi)太陽系也是非常干燥的，如果這些“雪球”給地球帶來了大量的水，那么它們同樣也會滋潤太陽系中距我們最近的鄰近星球，可是金星、火星和月球上的水在哪里呢?宇宙空間的水又在哪里呢?此外，還有一個疑問是，為什么人們根本看不見這些彗星。美國行星學(xué)家艾倫·哈里斯指出，彗星并不是隱形飛行物，穿過地球軌道的彗星殘片通常是可以看見的，它們會像流星一樣留下一道軌跡。因此即使這些彗星比任何已測定的東西都要黑，但人們只要用一副雙筒望遠鏡花幾分鐘時間觀看夜晚的天空，就很容易看見這些彗星。對此弗蘭克的回答是，這些小彗星之所以無法看見或感覺到，是因為它們非常“蓬松”。實際上這種少見的隕冰現(xiàn)象，對整個地球而言是經(jīng)常而且大量地發(fā)生著的，只不過地球表面的71％為海洋占據(jù)，陸地也多荒無人煙，不易被人覺察罷了。宇航中心的研究人員對這種解釋并不滿意，認為這些彗星不可能蓬松到在960千米高空分散開來卻又保持完好無損，使人無法推測它們究竟是從何而來?，F(xiàn)在看來，小彗星是否為地球帶來了大量降水，還需不斷觀察不斷試驗，這樣才能得出科學(xué)合理的結(jié)論。