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隱藏版海洋 在地球裡面

Credit: DonkeyHotey CC BY 2.0

文/潘阿樹(科普作家)

水是人類生活中的一部分,水氣凝結成雲、下雨,到了地上又匯流成河,不過追根究柢,水究竟是怎麼出現的?地球上的水又是怎麼來的呢?

水從哪裡來?與地球起源有關

目前推測地球有四十六億年歷史,要知道早期地球的水從哪裡來,證據可以說是微乎其微,但是科學家仍然想從些微的證據中,找到蛛絲馬跡。

在宇宙中也可以找到水,最明顯的就是隕石和彗星。因此有些科學家認為,可能是在地球形成初期,大量彗星隕石撞擊,同時也將水帶來地球。有些學者則認為,水是地球形成時就存在的,有的說法是氫和氧結合成水,也有一種說法是地球形成初期有大量的火山,將水從地球內部向外噴出,再凝結成水。

說到這裡,你是否一頭霧水?其實就因為證據太少,讓科學家不得不發揮想像力,再透過不斷尋找與拚湊,來找尋適合的證據。不過大部分的學者都認為,地球的水與地球起源有很大的關係,而且其中很多水並不是像我們常看到的海水、雨水或冰雪,而是藏在岩漿、礦石裡,透過不同的作用逐漸釋放出來的。

岩石中有水?把水帶到地球內部

岩石中有水?沒錯!岩石中不但有水,還能把水帶到地球內部。在地球表面,有許多含水礦物存在,譬如石膏;有些海底的沉積岩裡也含有微量的水,這些含水的岩石,會隨著板塊運動中的隱沒作用,被帶到地球內部。

這些水還會降低岩石的熔點,也就是說,形成岩漿時,含水岩石跟沒有水的岩石比較起來,前者的溫度會比較低。全世界就有許多火山,都位在板塊隱沒的地方。火山又會把水以水蒸氣的方式向外噴出,讓水再度回到地表……原來,除了地面上的水會生生不息的循環,地球內部的水也會循環!

地底有海洋?林伍德石可能是關鍵

在最新的研究中,有些科學家認為,地球內部的水,說不定比我們過去想像的還多!

以前,科學家就在實驗室營造出類似地底深處的高溫高壓狀態,模擬地球內部形成的礦石,也因此發現許多種新礦石,包括一種含有水的林伍德石(ringwoodite)。通常林伍德石多半只能在隕石中發現,但令科學家振奮的是,在巴西發現一顆鑽石,鑽石中竟然包著林伍德石,表示地球確實存在這樣看似不可能出現的礦物。另一方面,科學家也早就知道,利用穿過地球內部的地震波,可以推估地球內部的構造與成分。後來發現,在地球內部大約四百一十到六百六十公里深的地方,可能含有大量的林伍德石。而林伍德石又含水,代表地球內部其實有大量水分以礦物的方式存在。有多少水呢?據說要比現在地球表面的水還多出三倍!

不過,科學家對林伍德石還不是很了解,畢竟深達數百公里深的礦物,在地上能看到的機率微乎其微。人類鑽井,也頂多鑽到十公里就鑽不下去了,更何況巴西發現的林伍德石也極為罕見。要解開地球之水從何處來的祕密,我們還需要更多證據。

 

參考資料: Rare Diamond Confirms That Earth’s Mantle Holds an Ocean’s Worth of Water. SA [Mar 12, 2014]

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國語日報科學版

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