地球是太阳系的幸运儿
如果给我们一个原始的地球,那么所有现在的生命都几乎无法生存。可以说,是一代一代的生命支撑起今天的蓝天白云。在地球40多亿年的生命进程中,无数存在过的生命的尸体构成了我们立足的基石。
这么说并不过分,因为在我们脚下的土地中,含有大量的碳酸钙,著名的喀斯特地貌就是最典型的碳酸钙地貌,它们能够被雨水侵蚀出诸如桂林山水那样的美丽风景。其中,碳酸钙就是生命的尸体,否则它们就是二氧化碳。因为在自然界中,二氧化碳是不能被无机物吸收的。假如地球上没有生命,地球就是一颗充满二氧化碳的星球;或者说,地球上曾经有过的二氧化碳是今天的20万倍。
这就意味着,地球早期的气温比现在高100℃还要多。在太阳系里,最有可能拥有生命的,除了地球就应该是金星了。因为它的大小和地球几乎完全一样,也就是说,它的引力和地球一样。前面我们说到的水的存在条件,金星上也应该都具备。也许,金星就是一个备用的地球,这在宇宙中大概是不多见的。也许就是因为同时有地球和金星这两颗几乎完全相同的星球,最终在太阳系出现了生命。
当然,最终的幸运属于我们。但是,如果生命选择了金星,那也无可厚非,而这只取决于太阳的状态。假如我们的太阳比现在要小一些,那么很有可能幸运的就是金星,而不是地球。
所谓太阳的状态,就是指它的温度和质量。现在的太阳的温度对于金星显然是太热了一些,而对于地球就非常合适。然而,太阳只要温度变化一点点,大约20℃左右,它就会变得对金星合适而对地球不合适了。所谓质量变化,就是太阳的质量的大小,只要太阳比现在小1/10,那么今天就可能是金星上的生命研究地球了。
地球和金星在温度上的差异可能就是一场雨,因为早期地球的表面温度也不低,但是那些在厚厚的大气中游**的水分子还是得到了机会能够落到地表上。尽管40多亿年前的地球上雨水几乎像热水浴一样,但毕竟是能够落下来了。而且,由于当时地球上的二氧化碳非常浓,地球的大气压也远比今天高得多,所以水要达到150℃以上才会沸腾。
总之,早期的地球到处都是“火锅”,而早期的生命和有机物就在这种境况中开拓混沌。这是一些多么坚强的生命啊!生命的立足太重要了。一旦生命开始在早期地球的火烫的地面上挣扎,地球的命运就要由它们说了才算。
这些生命的最大特点就是“吃”二氧化碳,这是它们唯一的食物,而阳光就是使它们能够消化二氧化碳的酵母。在光子的光合作用下,二氧化碳被分解成早期生命需要的碳和不需要的氧。
正是这一简单的分离,40多亿年之后,宇宙中的智慧生命就诞生了。早期生命不断吞噬二氧化碳,这丰富的资源使地球的早期生命繁衍得很快。从今天的地貌来看,喀斯特地形非常普遍,也就是说,早期的二氧化碳几乎把如今的地球上装修了一层地板。我们就站在这层二氧化碳的地板上眺望蓝天白云。
也许就是第一场雨没有落到金星上,这场至关重要的雨可能落到离其球面还有几十米的时候就蒸发了。就差这么一点点,金星的生命连挣扎的机会也没有了。因为再坚韧的生命也总是需要一个起码的条件:水。哪怕这水是加了“火锅”里的各种辛辣作料的水。
地球之水哪里来
在太阳系里,地球是颗得天独厚的天体,它离太阳不近也不远,温度不太高也不太低,有稠密的大气层和丰富的水资源。据计算,地球上的水的总量达到145亿亿吨。它广布于地球的各个角落。江河湖海是它们的故乡,地下、大气、岩石和矿物中有它们的踪影,甚至在所有生物体中,水几乎占有其组成物质的2/3。
水使地球生机盎然,水使地球生命能繁衍生息,水带来了人类文明世界进步。当人们放眼宇宙时,才发现地球与其他行星比较起来,是那么特殊,地球是唯一拥有液态水的行星。那么地球之水是从哪里来的呢?
很多人这么认为,地球之水与生俱来。
太阳系形成假说——星云说认为,地球和太阳系的各大行星,均起源于一个原始星云——太阳星云。太阳星云起先是非常疏散的。在万有引力的作用下,大的物质吸引小的物质,最后在中间形成了太阳,周围形成行星。在行星演化的漫长过程中,由于受到中心天体一太阳热力和引力的影响,气物质、冰物质和土物质的分配是不均匀的。它因距太阳远近不同而不同。地球离开太阳较近,所以它主要由土物质组成,也有少量的冰物质和气物质参与。其中参与组成的冰物质就成了地球上水的来源。
科学家认为,地球之水除与生俱来的外,还通过自身的演化而不断地释放。例如在火山活动区和火山喷发时,都有大量的气体喷出,其中水蒸气占75%以上。还有,地下深处的岩浆中也含有水分,而且深度越大,含水越多。除此以外,和地球同宗同祖的陨石里面也含有0.5%~5%的细微水分。由此可以证明,在由土物质组成的地球中参与了一定数量的水。
然而,随着人们对火山研究的深入,有人发现,火山活动时释放的水,并不是新生的水,而是渗入地下的雨水。科学家是通过测定这些水的同位素以后才认识到这一点的。因此这种有根有据的说法无疑对“地球之水与生俱来”的假说是一种挑战。
为了寻求地球之水的渊源,有人把眼光投向了宇宙。他们说,地球之水的主要来源是在地球形成之后,从宇宙中添加进来的。
1961年,有一位叫托维利的科学家提出了一个令人耳目一新的假说。他说,地球上的水是太阳风的杰作。
太阳风顾名思义就是由太阳刮起的风。当然这种风不是流动的空气,而是一种微粒流或叫做带电质子流。太阳风的平均速度达450千米秒,比地球上的风速高万倍以上呢!当太阳风向近地空间吹来时,绝大部分带电粒子流被地磁层阻挡在外,少量闯进来的高能粒子马上被地球磁场捕获,并囚禁在高空的特定区域内。
托维利认为,太阳风为地球做出了有益的贡献,那就是为地球送来了水。这话该怎样理解呢?
托维利经过计算指出,从地球形成到今天,地球已从太阳风中吸收的氢总量和地球上的氧结合产生的水与现在地球上水体的总量十分接近。更重要的是,地球水中的氢和氘含量之比为6700:1,这与太阳表面的氢氘比也十分接近。因此,他认为地球之水是太阳风的杰作。
但是,反对这种意见的人提出了质疑:水虽有可能来自太空,却也在不断地向太空散溢。这是因为大气中的水蒸气分子会在阳光的紫外线作用下发生分解,变成氢原子和氧原子。
氢原子由于很轻,极容易摆脱地球的束缚,飞向星际空间。据计算,它的逃逸数量与进入地球的数量大致相等。因此,他们认为,如果地球之水光靠太空供给,而自身没有来源的话,地球不可能维持现有的水量。
地球上每天都在接纳天外来客——陨石。这些来自太空的不速之客大部分是石陨石和铁陨石,但也有一些是冰陨石。加入地球“家庭”的冰陨石究竟有多少?它们对地球之水的贡献如何?人们从未注意过,也许认为它们的数量微乎其微,无足轻重。
不久前,美国依阿华大学的科学家弗兰克提出一个论点。
原来,弗兰克在研究人造卫星发回的图像时,对1981~1986年以来的数千张地球大气紫外辐射图产生了兴趣。他发现,在圆盘形的地球图像上总有一些小黑斑。每个小黑斑大约存在2~3分钟。这些小黑斑是什么?经过多次分析,在否定了其他一些可能之后,他认为这些黑斑是由一些看不见的由冰块组成的小彗星,撞入地球外层大气后破裂、融化成水蒸气造成的。
他还估计,每分钟大约有20颗平均直径为10米的这种冰球坠入地球。若每颗可融化成100吨水,则每年即可使地球增加10亿吨水。地球形成至今已有46亿年历史,这么算来,地球总共可以从这种冰球上获得460亿亿吨水,是现在地球水体总量的3倍以上。即使扣除了地球历年散失掉的水分,和在各种地质作用中为矿物和岩石所吸收以及参与生物体组成的水之外,仍然绰绰有余。
地球之水来自天外冰球的说法,虽然有一定道理,但也受到了挑战。一些研究者在对“旅行者2号”航天器拍摄的大量照片研究之后,否定了大量冰球飞入地球的看法。因此,地球之水从哪里来还没有定论。