地球的水不会枯竭吗?(地球上的水资源会枯竭吗)


理论上,在太阳风的作用下,类地行星确实会不断丧失水分,最终变成一个干涸的世界。金星和火星就非常可能在演化早期经历了如此浩劫,丢失了几乎所有的液态水,成为不毛之地。

因为水分子会被太阳紫外线光解,然后游离出来的较轻的氢元素就会被太阳风吹走,事实上早期地球很可能就是个水世界,海洋平均深度是现在的几倍,完全没有陆地显露,一大半的水也已在早期演化历程中丢失。然而,地球上进化出了光合生物,大气中积累了大量的氧气,生成了臭氧层挡住了紫外线,阻止了更多水被分解,才有了现在的地球。

所以,生命的产生本来就是一个正反馈,不是有了氧气和水才有生命,而是有了生命活动,地球才能产生氧气并留住水。没来得及进化出光合生命的金星和火星,哪怕身在宜居带,也只能接受死亡命运。而留给生命的窗口期就是那么有限,在行星水耗尽之前完成改造世界重任,这是华山天险一条路。

事实上,行星演化早期的物质构成都是相似的。作为宇宙丰度最高的氢元素,在较低的温度下会和更重的碳、氮、氧、硫元素结合,分别形成小分子物质甲烷、氨、水和硫化氢覆盖在星球表面。然而在太阳风剥离作用下,氢元素逃逸是个必然过程,于是对应的氢化物分别就被氧化成二氧化碳、氮气和二氧化硫。而在生物作用下,硫和碳元素分别被合成硫酸盐(石膏)碳酸盐(石灰石)或者无机碳(化石燃料)固定在地壳中,于是惰性的氮气和光合作用的废弃物氧气成为大气的主角。

如果没有生物的光合作用和固碳固硫作用,那么大家就会看到金星大气的场景,大量的二氧化碳气体把地表加热到 400 多摄氏度,水循环则被硫酸循环代替。有朋友追问为什么氢被剥离之后剩下的氧不能立刻形成臭氧层屏障,答案也很简单,因为这些氧会立刻去和碳与硫化合,只有生物把碳硫元素也同时固定下来,高度化学活性的单质氧才能在行星表面有稳定存在的可能。而人类大量燃烧化石燃料,后果便是又把固定好的碳释放了出来,温室效应的最坏结果并不仅仅是气温升高冰川融化,而是最终可能导致地球金星化。

为什么行星有体积极限?(行星体积下限)
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