地球之水天上来？

●　王小波

大海为何不干?

一对恋人在举行婚礼时常会对天盟誓：海枯石烂，永不变心。由此可见，浩瀚无垠的海洋是永远也不会干涸的。海水为什么不会干涸?大海里的水为什么总是那么多呢?

有人估计过，全世界海洋的总水量有13．7亿立方千米。如果把所有的水集中起来做成一个“水球”，这个水球的直径可达1400千米。茫茫大海中这么多的水是从哪里来的?一般的说法是，大海中的水归根究底就是从它“自身”来的。每年从海洋的表面有1亿多吨的水蒸发到天空中去；这些水蒸气的绝大部分仍然在大海的上空变成云再化为雨，最后又降回到大海中。而水蒸气中的一小部分变成雨雪后降落到了陆地上，流进江河湖泊，再顺着江河之水又流回海洋。大海中的水就这样“兜”了一个大圈子，最后仍旧回到海洋里，不断地循环往复，大海里的水当然就不会干涸了。

那么，大海中这么多的水最初又是从什么地方来的呢?这个问题实际上是说，地球上的水最初是怎么产生的。不同的人对此有不同的猜测。有的人说，海洋是地球早期形成过程中出现的，天上下了一场很大很大的雨，下了很长的时间形成了最初的海洋。更多的学者则认为，这些水是地球本身固有的，即海洋中的水是与生俱来的。早在地球形成之初，地球之水就以蒸气的形式存在于炽热的地心中，或者以结构水、结晶水等形式赋存于地下岩石中。当时地表的温度比现在要高得多，大气层中以气体形式存在的水分也相当多。后来随着地表温度逐渐下降，地球上到处是电闪雷鸣狂风暴雨，呼啸的浊流通过千川万壑汇集到原始的洼地中去，形成了最早的江河湖海。地球之水自从“娘胎”带来之后，还通过自身的演化不断地向外释放，如火山喷发物中水蒸气就占了75％以上。地球最初的5亿年，火山众多且活动频繁，大量的水蒸气及二氧化碳通过火山口喷发出来，冷却之后就渐渐形成了河流、湖泊和海洋，此即所谓的“初生水”。当然，原始海洋中的海水量较少，据估计约为目前海水量的1／10，今天地球上如此之多的海水是长期积累而成的。许多年来，关于地球之水来自何方，就一直建立在上述传统理论的基础上。

地球水是与生俱来的吗?

可是随着火山研究的深入，人们发现火山活动所释放的水其实并不是所谓的“初生水”，而是新近渗入地下的雨水!科学家是通过测定这些水的同位素组成并发现两者十分相似以后才认识到这一点的。这无疑是对“地球之水与生俱来”理论的一种挑战。为了寻求地球水的渊源，有人把目光投向了宇宙。1961年，科学家托维利提出了一个令人耳目一新的假说，认为地球上的水是太阳风的杰作。何谓太阳风?顾名思义就是太阳刮起的风，但它不是流动的空气，而是一种微粒流或带电质子流。太阳风的平均速度是每秒450千米，比地球上的风速高万倍以上，它的贡献之一是为地球送来了水。据托维利计算，从地球形成至今，地球已从太阳风中吸收了多达17亿亿吨的氢量。若把这些氢和地球上的氧结合，就可产生153亿亿吨的水，这个数字与现今地球上水的总量145亿亿吨十分接近。

但是，反对的人提出了质疑：水虽有可能来自太空，却也在不断地向太空散逸。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，而氢原子的逃逸数量与进入地球的数量大致相等。因此他们认为，若光靠太阳供给而自身没有来源的话，地球不可能维持现有的水量。那么，地球之水究竟来自何处呢?美国天体物理学家路易斯·弗兰克独辟蹊径，提出了一个惊人的新理论——地球上的水既不是来自地心，也不是来自太阳风，而是来自于外太空的冰彗星雨!

弗兰克的惊人理论

1981年，美国发射了一颗观测地球大气物理现象的“动力学探索者1”号卫星。在分析卫星发回的观测资料时，弗兰克对数千张地球大气紫外辐射图像产生了兴趣。他发现在橘黄色的卫星图片背景上总有一些黑色的小斑点，弗兰克称之为“大气空洞”。这些“洞穴”的直径一般有十多千米，个别的甚至达到四五十千米。它们存在的时间很短暂，每个小黑斑突然出现，大约二三分钟后又消失掉。弗兰克从1981年～1985年大约2000小时的观测期内，共观测到了30 000个类似的黑色斑点。这些小黑斑是什么东西?在对大气中所有数量充足的分子一一做了分析研究后，科学家发现只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信，卫星照片上的黑斑是由于高层大气中存在着由大量水分子聚集而形成的气体水云所造成的。

弗兰克将他们的观测结果与彗星联系起来进行了研究，在排除了其他的可能性后，认为小黑斑现象最合理的解释是许多小彗星不断地把水从高层注入大气。众所周知，彗星是由大量的冰块及少量尘埃微粒混合而成，其形状像个脏雪球。仅在太阳系中就有上千亿颗彗星，很多彗星都是不受“家长”约束、毫无运动规律的终身“浪子”，不时“溜达”到地球附近。这种冰彗星在刚接近地球时，是一个直径约为20千米的冰球，然后在地球引力作用下破裂，并被太阳光汽化形成较大的水汽球或是绒毛状的雪，后来转化为雨降落地面。其中的一部分进入大气，形成彗星云团，卫星照片上的小黑斑就是这些彗星云团。此外，弗兰克在地球1600多千米上空还发现了带状发光物，即含水破碎物留下的“尾流”，而这一高度恰好是此类彗星可能徘徊的地带。据弗兰克估计，每年大约有1000万颗这样的冰雪球进入地球大气层，每颗雪球可以融化成100吨的水。它们虽然不能降下一场透雨，但经过一年的时间，便能使地表均匀地增加5厘米～10厘米深的水，即每年可使地球增加10亿吨水。这可不是一个小数目。地球形成至今已有46亿年的历史，如此算来，地球总共可从这种彗星冰球上获得460亿亿吨水，是现今地球总水量的3倍还多，足以形成我们目前所知的河流、湖泊和海洋。

直至今日，这些人类尚未觉察到的小彗星仍以每分钟20个的速率向地球大气撞击着。“君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回。”这是1200多年前大诗人李白充满幻想色彩的吟诵之作。如果弗兰克的新理论是正确的，那么李白所言也许并非幻想而是事实，而且从天上来的又岂止黄河之水呢!

科学界的争论

弗兰克的彗星理论在美国科学界引发了一场争论，一些科学家对弗兰克的发现提出置疑，有人甚至认为弗兰克提出的是一种无法用其他手段探测出来的“荒诞的”物理学。虽然没有人对卫星图像上的那些黑点或带状物表示异议，但他们并不同意弗兰克做出的这些水将全部降落到地球上的解释。首先，地球上空的平流层是极为干燥的，其含水量是经过科学家反复论证的，如果彗星注入大量的水，那将很容易察觉到。令人不解的是，这些水分子是怎样穿过平流层的呢?其次，内太阳系也是非常干燥的，如果这些“雪球”给地球带来了大量的水，那么它们同样也会滋润太阳系中距我们最近的邻近星球，可是金星、火星和月球上的水在哪里呢?宇宙空间的水又在哪里呢?此外，还有一个疑问是，为什么人们根本看不见这些彗星。美国行星学家艾伦·哈里斯指出，彗星并不是隐形飞行物，穿过地球轨道的彗星残片通常是可以看见的，它们会像流星一样留下一道轨迹。因此即使这些彗星比任何已测定的东西都要黑，但人们只要用一副双筒望远镜花几分钟时间观看夜晚的天空，就很容易看见这些彗星。对此弗兰克的回答是，这些小彗星之所以无法看见或感觉到，是因为它们非常“蓬松”。实际上这种少见的陨冰现象，对整个地球而言是经常而且大量地发生着的，只不过地球表面的71％为海洋占据，陆地也多荒无人烟，不易被人觉察罢了。宇航中心的研究人员对这种解释并不满意，认为这些彗星不可能蓬松到在960千米高空分散开来却又保持完好无损，使人无法推测它们究竟是从何而来。现在看来，小彗星是否为地球带来了大量降水，还需不断观察不断试验，这样才能得出科学合理的结论。