新西蘭的間歇泉

　　水資源真的會越來越貧乏嗎？從某個角度來看，答案應(yīng)該是：永遠(yuǎn)不會。

　　美國作家查爾斯·費(fèi)什曼所著的一本書《大水荒：水資源大戰(zhàn)與動蕩未來》中告訴我們：水只會在人們習(xí)慣找到它的地方慢慢消失，仍然會有大量的水存在于地幔中，比如存在于巖石中的水。而地球上的水幾乎都來自于外太空。

1 獵戶座星云是個“造水工廠”

　　迄今為止，地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石在加拿大魁北克省北部，有42.8億年歷史。這些年代久遠(yuǎn)的巖石，幾乎與太陽系的年齡相近（據(jù)估計，太陽系已經(jīng)存在46億年）?？墒悄阋苍S不知道，我們衛(wèi)生間的水龍頭里流出的水，極有可能比加拿大的巖石更為古老--它可能已存在了43億、44億或者45億年。

　　盡管這個說法仍存在爭議，但應(yīng)該說我們現(xiàn)在所擁有的水，的確早已存在，并會永遠(yuǎn)存在下去。因為地球上的水的分子式一直都是H2O.這些水不僅來自太空，甚至也形成于太空。實際上，水本身就是宇宙的“體液”,比太陽系的形成還早數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。

　　加里·梅爾尼克是美國哈佛大學(xué)天體物理學(xué)中心的資深天體物理學(xué)家，他也是1997年時通過歐洲航天局設(shè)計的紅外線太空天文臺，發(fā)現(xiàn)一個相當(dāng)規(guī)模的“星際水源”的團(tuán)隊成員之一。多年來，他一直用軌道望遠(yuǎn)鏡研究星體的形成和太空水。他發(fā)現(xiàn)獵戶座的星體屬于銀河系，其旁邊有一個亮閃閃的點，即獵戶座“寶劍”上的一個小圓點，實際上它不是星體，而是一個巨大、明亮、由氣體和塵霧形成的云團(tuán)，即“獵戶座分子云團(tuán)”.氫氣就在這種云團(tuán)里凝結(jié)，正在形成新的星體。梅爾尼克說：“獵戶座離地球最近，是大星體形成的區(qū)域。”這個氫氣云團(tuán)看起來像獵戶座旁的一個小圓點，其實它規(guī)模龐大，可以產(chǎn)生成千上萬個星體。

　　梅爾尼克在和同事們用望遠(yuǎn)鏡觀察獵戶座分子云團(tuán)時發(fā)現(xiàn)，那里“每24分鐘產(chǎn)生的水，足以填滿地球上的所有海洋”.這些星體結(jié)合或分解時會發(fā)出沖擊波，沖擊波穿過含有游離態(tài)的氫和氧的氣體云，當(dāng)沖擊波沖擊氫原子和氧原子使它們結(jié)合時，通常就會形成水。

　　在此需要強(qiáng)調(diào)的是，氫是宇宙中最普遍的元素，而氧元素位列第三。因此，懸掛在獵戶座腰部的“寶劍”其實就像一個造水廠，一直在源源不斷地造水，每天制造的水量甚至是地球所需的60倍，其規(guī)模之大，令人難以置信。而這一片正在造水的區(qū)域，不過是銀河系中一片不起眼的“沼澤”而已。

　　梅爾尼克說，宇宙之大，我們難以想象。“那些星云所造之水雖然很多，且密度很大，但我們?nèi)圆粫f，若飄在太空，可能會被一大堆水打到。”所以盡管這塊星云產(chǎn)水量如此巨大，但它是在相當(dāng)于420個太陽系范圍大小的空間內(nèi)造水，它周圍的溫度相對于我們來說，也仍不算“潮濕”.即使在這塊星云中微塵最多的地方，即粒子最集中的地方，也比人類在地球上能創(chuàng)造出來的任何真空都“空寂”.

　　梅爾尼克稱自他們發(fā)現(xiàn)這塊星云以來的14年里，它已經(jīng)創(chuàng)造出了如地球一樣濕潤多水的30萬顆星體上所有的水的總量。

2 地球水的“第四種存在形態(tài)”

　　讓我們回到地球上--地球上的水更大多數(shù)其實并不是以我們所熟知的冰、水、氣三種形式存在。水還有另外一種存在形式，這種形式異乎尋常--那就是封存在巖石中的水。

　　可以說，這些巖石像一個巨大的水庫，它的含水量至少與地球上所有河流、海洋和冰川中的水量加起來一樣多，或許還是海洋水量的4倍、6倍或10倍。但它們一直被深埋在我們腳下410千米（約255英里）處。

　　這種奇特的“第四種形態(tài)”的水，還可能隱匿在你家的廚房中。如果你家廚房的綠石灶臺是用蛇紋石做成的，假設(shè)一塊蛇紋石的鍋臺面板重約90公斤，在這塊石頭中，就有約10公斤會是水，即石頭中可能融入了10升水。但是，這種融合并不像把雞蛋攪在稀面糊中那樣，而是水融進(jìn)礦石的每個分子中，即裹在構(gòu)成蛇紋石的鎂、硅和氧原子的點陣結(jié)構(gòu)中。幾乎地下410千米深處的礦石大都以這樣的方式融進(jìn)了水，當(dāng)然這些水的存在形態(tài)并不是我們所熟知的那種--410千米厚的巖石疊加在一起所產(chǎn)生的重力，以及2000華氏度（約1093.33℃）高溫加熱的共同作用下，一個氫原子會離開水分子，留下一個羥基，而這個氫原子會融入礦石分子。科學(xué)家把這種融入水的礦石稱為“水合礦物質(zhì)”（即“水巖”）。

　　有一點難以理解之處：一旦把羥基和單獨的氫原子注入巖石的晶體點陣，埋在地下近500千米的深處，這些原子若依然結(jié)合成水分子，將以何種方式存在？

　　美國西北大學(xué)的地球物理學(xué)家史蒂芬·雅各布森專門研究地球內(nèi)部的熱量、壓力，以及人類幾乎不能到達(dá)的漆黑世界。他用巨大的壓力（用來鍛造人造鉆石的壓力）模擬在地下約500千米深處的壓力和溫度，將水?dāng)D進(jìn)巖石。他說：“如果去除壓力和溫度，氫原子和羥基會合成水分子。如果它不在巖石中，它就是水。如果它被融入巖石，它看起來就還是巖石。所以礦石是地球上大部分水的存在之處--水就在礦石中。”

　　可以這樣形象地解釋：在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?，某種礦石的確將水吸入其分子結(jié)構(gòu)中，就像海綿吸水一樣。而水分子進(jìn)入礦石就會分解，分解為一個氫原子和一個羥基。所以礦石中絕對有水。

　　而且科學(xué)家至少從三方面得出了結(jié)論：水巖確實比沒有水合狀態(tài)時更柔韌，更易變形；科學(xué)家能用紅外線分光鏡測量出礦石分子結(jié)構(gòu)中的水分子；最重要的是，當(dāng)?shù)V石承受的壓力和溫度以適當(dāng)?shù)姆绞奖蝗コ龝r，氫原子和羥基就會從礦石中脫離，以水的形式從礦石中流出。

　　科學(xué)家認(rèn)為，他們已經(jīng)弄清楚，這種水巖遍布地下400-650千米的深處，厚達(dá)240千米，比地球表面的水層還要厚。

　　雅各布森說，即使這種礦石的含水量只有1%,其水量也很大，實際上已相當(dāng)于地球海洋水量的幾倍。如今全球有成百上千名科學(xué)家正在研究地球深層水的物理特性和巨大作用。

　　我們也許看不見這種隱身在地球深處的水，而且這種水或許比美國國家航空航天局2009年在月球上發(fā)現(xiàn)的水的存在形式更難研究、更難理解，但地球的深層水與美國圣莫尼卡碼頭、英國多佛白崖的洶涌波濤，以及南非約翰內(nèi)斯堡或上海的地平線涌起的風(fēng)暴云其實都有關(guān)聯(lián)。

3 或許真正的水循環(huán)是這樣的——隕石-海水-深層水巖-火山云-海水-深層水巖

  (責(zé)任編輯：陳冬梅)