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水为什么没有全部渗入地下,而是留在了地表,难道地球也防水?

科学信仰孙晨

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2021-04-16 08:46:12

本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛。

从太空中看起来,地球是一颗美丽的蓝色星球,这是因为地球表面约71%的部分被水所覆盖,但这并不意味着地球是一颗水资源非常丰富的星球。

地球表面虽然有71%左右的部分被水覆盖,但就整个地球而言,水所占的比重并不大,如果计算就会发现,水的质量还不足地球质量的百亿分之二。现在问题来了,地球上的水并不像看起来的那么多,只有薄薄的一层,那么这些水为什么没有渗入到地球的内部中去,而是几乎全都留在了地表,难道地球也做过防水吗?小的时候,很多人可能都玩过“和泥”的游戏,用泥土围成一个水坝,再在其中挖掘河道,甚是有趣。不过我们所堆砌的水坝和挖掘的河道,并不能将我们倒入其中的水一直困住,无论我们的水坝和河堤塑造得多么结实,水总是会慢慢变少,因为它们全都渗入地下了。

水会渗入地下,那么为什么江河湖海之中的水却没有渗入地下去呢?其实这个说法不够准确,事实上江河湖海中的水也会向地下渗透,只不过水最终没有减少罢了。

我们知道,地球海洋的最深处就是马里亚纳海沟,至于其到底有多深,目前还存在着一定的争议,一般认为马里亚纳海沟的最深处可以达到11公里左右,总而言之,这里是距离地球内部最近的地方。科学家研究认为,在马里亚纳海沟,每年都会有超过千吨的海水向地底渗入。这个数字虽然不是很大,但地球已经存在40多亿年了,按理说,海水早应该全都渗完了,可事实上海洋中的水却并未减少,这是为什么呢?这是因为渗入地下的海水,最终还会通过其它的方式再回到地球表面,而这些重回地表的水又会成为地球水圈循环的一部分,最终回到大海中来。

水是具有重力的,而且无孔不入,那么渗入地下的水为什么不会一直向下直达地心呢?其实,这是常识给我们带来的认知偏差。

事实上,水并不是真的无孔不入,比如装在玻璃杯中的水就不会渗透出来。在地球表面我们之所以会认为水是无孔不入的,是因为地球表面土壤的密度较低,所以水才能轻易渗入。地球并不是由土壤组成的,它是一颗岩质行星,它有一个平均密度,就是每立方米5.515吨,在地表越深处的地方,密度也就越高。

我们再回过头来看看水的密度,水的密度是每立方米1吨,这显然要低于地球的平均密度。很显然,当一个容器中存在着多种不同的物质时,密度高的物质会沉在下方,而密度低的物质会浮于表面,比如一个杯子中有水有油,油就会漂浮于水的表面,而不会渗入到水的下方。

同样的道理,由于地球内部的密度较高,且在一定深度又存在着一层极为致密的隔水层,所以水是无法渗入到更深的地下的。

其实,就算是地球没有这么高的密度,水一样也无法持续向下,这是因为地球还有极高的温度。越接近地球中心,温度就越高,在地下三千多米的地方就可以钻获温度在200摄氏度以上的高温干热岩,而在地球的中心,温度甚至超过了5000摄氏度。

要知道,水的沸点不过100摄氏度而已,当超过了这个温度,水就会气化成为水蒸气,如果液态水可以渗入进来,那么气化后的水蒸气同样也可以渗出回到地表,进入大气之中,所以地球内部是留不住水的。

高温使得水无法向下,这并不是单纯的理论,温泉就是一个很好的例子。温泉是如何形成的呢?

当地表的水通过渗透的方式进入地下,在一定深度的地方遇热,于是冷水变为了热水,这些被加热的地下水含有丰富的二氧化碳,于是这些“躁动”的水便开始四处寻找出口,一旦找到了,便一窝蜂似的向上涌动,而这些涌出地表的水,就是我们所说的温泉了。

温泉除了可以天然露出之外,还可以人为钻探获得,事实上,我们所享受的大多数的温泉都属于人工温泉。就像我们所说的,这些热水早已躁动不安,只要我们给它一个出路,它们便会一涌而出。当然,也并不是所有的地方都适合打温泉井,要打温泉井,必须要考虑地热地质条件,在条件优异的地区,只需要打个几百米,就会有温泉露出,如果条件不是特别好,那么就可能需要打上一两千米才行。

特别声明:本文为人民日报新媒体平台“人民号”作者上传并发布,仅代表作者观点。人民日报提供信息发布平台。

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