地球是不是看起来是个水球,实际上是个石球?
从太空向下看,地球是一颗美丽的蓝色星球,而地球之所以看起来是一颗美丽的蓝色星球,是因为地球表面覆盖着大量的水。
尽管如此,地球的淡水资源仍然是匮乏的,因为地球上的水大部分是以海水的形式存在的。
地球上海洋和陆地的面积比大概可以达到71:29。地球上71%的面积被海洋所覆盖,而陆地面积只占到了29%左右。而这里所说的陆地面积还包括了陆地上的河流湖泊,如此看来,地球真的是一颗水球。很多人都有一种幻想,那就是如果人类能够把海洋全部转化为淡水,那么对于人类而言,水资源将会是取之不尽用之不竭的。

现实中问题并没有这么简单,海洋看上去漫无边际、深邃广博,但实际上地球上的海水并没有你现象的那么多,你以为地球是一颗水球?但其实地球还是一颗石球。
如果不信,就让我们来计算一下地球上到底有多少水。地球上海洋的面积大约占了地球表面积的71%,而海洋的平均深度大概为4.5千米,我们不需要特别准确的数字,如此算来,地球上海水的总体积大约可以达到14亿立方千米。这看起来不少。好,我们再来算算地球上的岩石总量吧,地球的直径为12750千米,其体积大约可以达到11000亿立方千米。

11000:14,地球上岩石与水的比例至少可以达到785:1,也就是说地球上总的土石方量是海水的785倍左右。
我们并不是用精确的数值计算的,所以这也只是一个概数,目的只是要说明地球并不是一颗水球,而是一颗石球。
地球的内部有大量的熔岩物质,将这些也算作土石会不会不太公平,其实所谓的熔岩物质大体也就是融化的岩石,其本质仍然是岩石,所以自然也应该归入地球总的土石方量之中。如果将地球上所有的海水全部团成一个水球,那么这颗水球的直径也不过只有1200千米左右,而刚才说过,地球的直径是12750千米,水球还不足地球的十分之一。

这就好比我们有一个足球,我们将一个如弹球般大小的水珠滴在这个足球之上,你会发现基本看不到什么痕迹。
现在我们深切体会到了地球的确是一颗缺水的石球,即使是将海水全都转化为淡水,也改变不了地球就是一颗石球的事实。
经历过如此类比,水在我们的心中似乎爬升到了更高的高度。地球上的水虽然不多,但却是孕育地球生命的摇篮,正是因为有了水,生命才能在地球上出现,水是地球宜居环境所不可或缺的一个重要组成部分。其实,在太阳系之中,富水的星球有不少,但它们都没有如地球一般灿烂的生命。

木星周围的很多颗卫星,比如木卫二、木卫三和木卫四都是富水的星球,此外土星和海王星的一些卫星含水比例也很大,它们之中有的水含量可以达到整个星球的20%以上,而有的更是接近了50%。
当然,这些水并不一定都是以液态的形式存在的,它们中的一些拥有液态水,而有一些的水是以冰的形式存在的,而另一些则是以气态水的形式存在的,这些星球虽然富水,但却没有生命来享用这些水资源,而在这些星球之上也不可能诞生生命。因为生命的出现是水,温度、磁场、大气等等诸多因素共同作用的结果。
地球就是石头?
地球形成之前,地球上的石头不和现在一样,早期的石头主要是铁镍组成的石头,金属含量较高。现在的石头是经过后期的演化而来的。地球起源是来自太空一个流浪石头吗?
不是一个石头,是无数个大小不一的石头。 整个太阳系都起源于银河系中的一大团星际气体尘埃云。当这团星际气体尘埃云引力收缩时,中间质量大的部分收缩形成了太阳,外围物质密度较低的部分因旋转运动而成为一个大圆盘,其中的物质基本以同样方式引力收缩,形成了包括地球在内的行星和卫星。 形成地球和其他行星、卫星的物质中,既有大大小小的固体团块和颗粒,也有各种气体。它们凝聚起来,就形成了地球。当然也形成了其他行星和卫星。 星际气体尘埃云中的物质多种多样,有石块,有冰块,有金属,也有非金属,还有各种气态物质。它们中大的可能有几米到几千米,小的甚至不到1毫米,气体分子就更小了。所以说,是无数个大大小小的固态和气体物地球在形成之初是一个由岩石构成的球吗?
地球在形成之初是一液态“岩石”,当地球表面冷却之后,熔岩凝固,才形成真正的岩石。

地球是岩石行星,这么多岩石是如何形成的?
太阳拥有8颗行星,按其构成可以分为固态的岩石行星和气态巨行星。其中水星、金星、地球和火星属于岩石行星,被称之为类地行星;余下的木星、土星、天王星和海王星属于气态巨行星,被称之为类木行星。
类木行星不仅是气态的,质量和体积也很大。类木行星普遍比类地行星大。需要注意,气态行星并非完全由气体构成,其内核仍然是固态的。类木行星的主要构成成分是氢和氦,这也是太阳的主要构成成分。那么地球等岩石行星的岩石又是如何形成的呢?
了解地球
地球是太阳系中最大的岩石类行星,而水星是最小的岩石行星,水星的质量只有地球质量的5.6%。不过,随便一颗类木行星都要比地球大上许多。天王星是质量最小的类木行星,但其质量仍然是地球质量的14.5倍。而木星的质量就很夸张,是其它七大行星质量总和的2.5倍。
地球表层被分为4大圈层,除去大气圈、水圈和生物圈,还有岩石圈。从地表到地心又可以分为地壳、地幔、地核三大圈层。一般来说,岩石圈就是指地壳,有时地幔上半部分也被划分为岩石圈。

地壳很薄,上层岩石的主要成分是硅铝氧化物,下层岩石的主要是成分是硅镁氧化物。地幔最厚,越靠近地核,地幔中铁和镍的含量就越高。地幔顶部有一个软流层,由于大量的放射性物质聚集在这儿,释放出了大量的热量,岩石被融化形成熔岩,岩浆就源于此。地核主要由铁和镍构成,外地核是液态的,而内地核是固态的。地球的磁场就源于外地核中液态金属的流动。地壳地幔中的物质并没有明显的分界现象,而是呈相互渗透的趋势。
地球上的岩石
岩石是由若干种矿物组成的混合物,具有稳定的固体形态。由一种矿物组成的岩石叫作单矿岩,如石英岩;多种矿物组成的岩石叫作复矿岩,比如花岗岩就由石英、长石和云母等矿物组成。

岩石的分类比较复杂,按照形成原理,地球上的岩石可分为三大类:火成岩(又叫做岩浆岩)、变质岩、沉积岩。这三类岩石在一定条件下可以相互转化。
火成岩就是岩浆冷却后形成的,玄武岩和花岗岩就是最典型的火成岩。变质岩是某些岩石在高温高压等条件作用下,岩石中的矿物成分或者结构发生了变化,从而产生的新岩石,大理岩就属于变质岩。沉积岩就是各种矿物在沉积作用下形成的岩石,主要包括石灰岩、砂岩、页岩等,它们遍布于地球表面,绝大多数生物化石及矿产就位于沉积岩中。
说来说去,它们都是由原子构成的,原子的种类按元素划分有100多种,而地球上总共存在90多种天然元素。地球上的岩石基本上都含有二氧化硅(SIO2),此外还含有镁、铝、钙、铁等元素。据统计,仅氧、镁、铁、硅、硫、铝、钙这7种元素就占地球总质量的97%,地球上的岩石主要就是由这几种元素构成的。

从太阳系的起源说起
太阳在太阳系中占绝对统治地位,太阳的质量占太阳系所有物质总质量的99%,太阳的起源便是太阳系的起源,八大行星等其它小天体都是太阳的附属。
关于太阳系的起源,最主流的观点便是星云说。最早提出该观点的人是德国哲学家康德,不过当时并没有引起什么反响,之后的拉普拉斯从数学和力学角度提出了更加完善的理论,该观点才正式被人们所接受。
地球和太阳差不多都诞生于45亿年前,太阳和太阳系内的天体几乎都起源于同一片星云。星云由稀薄的气体和尘埃构成,这些气体分子主要是氢、其次是氦,尘埃则由金属和非金属微粒构成。在引力的作用下,这些气体、尘埃汇聚成团,在相互的碰撞过程中像滚雪球一样越积越大,核心处的温度压力越来越高,最终点燃了氢聚变反应,于是一颗恒星便诞生了。原恒星盘上的余下物质便形成了行星及其它小天体。

如上图所示,太阳诞生之初太阳系内一片混沌。
银河系内的恒星估计有2000亿颗,很多都是多星系统,其中75%是双星系统,就是由两颗恒星构成的恒星系统,这种条件下很难存在行星。以太阳系为例,木星的成分就与太阳的成分很相似,如果木星的质量再大上85倍左右,木星将会成为一颗恒星,而不是现在的气态行星。很幸运,太阳系形成之初,木星并没有足够的质量转化为恒星,否则太阳系也将是一个双星系统,估计也就没有地球什么事了。
行星探测器传回的数据表明,木星、土星等气态行星也拥有固态的内核。如果木星抛去外部的氢和氦等气态物质,余下的内核其实就是一颗岩质天体。太阳是一个高温等离子体,其实太阳也拥有固态铁镍质内核。

岩石行星更靠近太阳,而气态行星离太阳较远,这是因为氢、氦等元素较轻易挥发,在太阳辐射的长期照射下,便被驱赶到了太阳系外侧。这也就很好理解类地行星和类木行星在太阳系的分布情况了。
一切始于爆炸
看了科探菌的介绍,大家应该又产生了其它的疑惑。为啥星体都含有铁质核心?而岩石又主要由固定的几种元素构成?这得从宇宙中元素的起源和元素的丰度(元素的相对含量,通常以硅元素作为基准)说起。
现有的证据表明,宇宙很有可能起源于一场大爆炸。随着宇宙的扩张,温度逐渐下降,基本粒子开始结合形成原子,其中最简单、数量最多的便是氢原子。这些氢元素形成了宇宙中的第1批恒星,通过核聚变反应,在恒星的大熔炉中又诞生了其它较轻的元素。通常碳、氮、氧在恒星核聚变反应过程中的产出比较大。因为铁的结合能最高,很难发生核反应,因此恒星工厂也只能止步于铁。其它比铁还重的元素则诞生于恒星死亡的那一刻,也就是超新星爆发的那一刻,超新星爆发是宇宙中最壮烈的爆炸之一。只有在这样的高温高压条件下,才能聚变出金、银这种重型元素。

上图为超新星爆发后的遗迹
不管是宇宙大爆炸,还是恒星爆炸,总之岩石的形成与爆炸有关。人类已经在宇宙中发现了100多种元素,除了氢,其它元素不是形成于恒星内部,就是形成于恒星爆炸之时。
岩石由哪些成分构成早已注定好,宇宙中元素的丰度及其化学性质决定了岩石的可能种类。由于金、银等重元素在宇宙中的形成条件极为苛刻,因此它们在宇宙中的丰度很小,地球上岩石矿物中的含金量也注定不会太高。铁元素在宇宙中的丰度很高,并且还在增长,那是因为不仅轻元素会聚变为铁,重元素也会衰变为铁。恒星不断的将氢聚变为氦,因此氦在宇宙中的丰度也很高。按质量算,宇宙中71%都是氢,27%是氦,余下的2%是其它元素。

上图为宇宙中部分元素的丰度分布情况
宇宙中元素的丰度除了与元素在恒星中的合成过程有关,还与该元素的原子核结构的稳定性有关。通常原子序数为偶数的元素的丰度大大高于相邻的奇数元素;质量数为4的倍数的核素,其丰度也较高。
世界真奇妙,看似风马牛不相及的事物之间却存在联系。从石器时代到铁器时代,人类文明的发展进程竟然与宇宙中元素的分布规律存在联系,岩石的形成也与此有关。
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