水与生态环境：地球上水的起源及其重要性

在浩瀚的宇宙中，有一颗蔚蓝色的星球，在那深邃而神秘的蔚蓝里，孕育着万千生命，她就是我们赖以生存的地球。

1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐载人航天飞船环绕地球飞行，成为人类历史上第一位从太空中俯瞰地球全貌的人。他为地球那梦幻般的蔚蓝色惊叹，不止一次地提及“我们给地球起错了名字，她应该称作‘水球’”。是的，水球这个名字，地球当之无愧，那梦幻般的蔚蓝色正是源于覆盖地球表面70．9%的海洋（图1-1）。地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。浩瀚无边的海洋、奔流不息的河流、烟波浩渺的湖泊、姿态万千的冰川，还有那地下的伏流暗河和天空中的雾霭与云彩，水以其变化万千的姿态呈现着独有的魅力和特殊的功能。

水是地球上分布最广泛的一种物质，存在于大气和地壳中，并成为动植物生命体的重要组成部分。正是由于水的存在，才形成了地球独一无二的生存环境，万千生命孕育其中，才有了多姿多彩的大千世界。

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图1-1　完全受到阳光照射的地球半球景象（1972年阿波罗17号拍摄）

这形态各异的水究竟是从何而来，是机缘巧合的偶然，还是造物主的力量展现？有关地球上水的起源问题，学术界一直存在不同说法，目前尚无定论。对于水的起源，目前最为普遍的解释是水乃地球演化进程中的产物。地球由太阳星云分化出来的星际物质聚合而成，这些星际物质包括氢气、氮气等气体和一些固体尘埃。这些固体尘埃多为无机盐类，内部含有许多水分子，即所谓的结晶水合物。地球形成初期，固体尘埃聚集结合形成地球的内核，气体物质围绕在内核的外围，整体结构松散，密度不大，后来，由于地球不断收缩，内核放射性物质产生能量，致使地球温度不断升高，有些物质慢慢熔化，较重的物质，如铁、镍等聚集在中心部位形成地核，较轻的物质则逐渐上浮至地表，内核中的结晶水合物也在地球内部高温作用下离析出来，并以水蒸气的形式伴随地壳的剧烈运动而随同其他气体一起喷发至地面。当原始地球发展至一定阶段，地球表面温度开始逐渐降低，地表开始形成坚硬的地壳。但地球内部温度依然很高，岩浆活动非常剧烈，火山爆发频繁，地壳不断发生着变化。有些地方隆起形成山峰，有些地方下陷成为谷地。由于地球体积不断缩小，引力也随之增加，外围那些包含着水蒸气的气体层已无法摆脱地球引力，从而围绕地球，构成了“原始地球大气”。

刚刚诞生的地球，它的表面是干燥的，没有河流，也没有海洋，原始大气层中的水蒸气成分也是很少的。随着地球内部产生的水蒸气不断被送入大气层，水蒸气达到饱和时便冷却成云，随后降雨落回地面，并汇聚在地表的谷底。经过几十亿年漫长的演变过程，地面水量不断增加，最终形成我们现在看到的江河湖海。因此，地球上的水是在地球演变过程中由少到多、长期积累的结果。