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[猎奇]海水为什么流不出地球呢？有勇敢的曾试图“逃出”，却被层层锁住 [19P] [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 01-28

— 本帖被 xgch 执行加亮操作(2024-01-28) —

我们生活的地球虽然被以“地”来命名，但实际上水才是地球上最多的部分。
有人可能不禁会想，这么多的水，为何就没有一滴的流出去，或者说是漏到外太空中去呢？
今天，就来跟大家聊聊，地球上的水为何逃不走，以及这些水最初究竟来自哪里。

液体水是逃不出地球的

先说答案，地球上所有的水，和这个星球上其他物质都一样，永远脱离不了星球的束缚。牛顿当年看到苹果落地，最终想清楚了这个问题，一切都是因为地球有引力。
地球的引力来自于地球的核心，这样一来，所有处于地球表面的物体，都会被牢牢的“吸附”而无法离开地球本身。

引力是宇宙中的通行法则，虽然不同星球上的引力有大小，但都存在引力。所以，作为液体水是没有机会逃走的。
但是，液体水仅仅是它的一种形态，水在蒸发以及光合作用下，还能变成气体飘浮到空中。这样一来，不就等于用气体的形态逃出地球了嘛。
气体确实是飘浮在地球四周围的，但气体本身依然没有逃走，依然受到地球引力的作用，而被牢牢束缚在地球的四周。

那么，相比于水重量较轻的气体，当真就完全没机会逃走吗？

大气的分层

既然名字叫大气层，确实也是分层的。蒸发后的水，以气体的形式聚集在地球的上空，它们一层又一层的堆叠在一起，相当的厚实。
从分层上来看，大气的最下层叫对流层，水蒸发后超过90%的气体，都集中在这一空域内。形象一点说，对流层的大气含有更多的水分，体积太重所以才会受到地球引力的作用，处在最靠下的位置。

对流层向上是平流层，这一区间的距离可以达到55公里左右。越是往上升，大气中水汽的含量就变得更少。
这一区域内因为紫外线的照射，使得最上部的氧分子分解成为了氧原子，两者便一起构成了臭氧。
它因为吸收短波紫外线，因此该区域的温度会比较高，从而形成了逆温层。大气之所以不能上下对流进行交换，就是因为逆温层的锁闭。

如果从平流层的顶部再往上，经过至少85公里的高度，便进入了中间层的范围。在这一区域内，水的含量就更少了，少量的存在也是以固体冰的形式。
你以为大气的分层到这里就结束了？再往外的区域还有一个暖层又叫电离层，这一区域距离中间层的顶部至少有800公里。
到达这一区域，便没有了水汽的存在。即便偶尔有漏网的水分子到达这一区域，因为电离的作用也会变成氢离子和氢氧根离子。
在电离层的最外面，还有一圈磁力层，又叫外层和逃逸层。听名字就知道，到达这一区域后，才算是接近了地球和外太空的边界。

这一区域就是明显的边界区域，但是与外太空的边界并不明显。该区域地球的引力最小，而且空气稀薄，密度只有地表的一亿亿分之一。
有任何物质到达这一区域后，基本上就脱离了地球的引力束缚。如果有一些大气质点进入了这个区域，接下来就能脱离地球进入到外太空了。

水能以气体的形态逃走吗

水汽聚集的区域，位于大气层的最下层，光是依靠自身的浮力难以逃走，即便可以跟空气中的其他气体分子融为一体，它还是不会因为自身的变轻而上升。

而且大气层中的温度存在差异，有些区域的温度会很低。在低温的作用下，凝结而成的水分子又会转化成液态水。
凝结的数量越多，整体的重量也就越大，这些凝结成水或者冰晶的东西，在浮力不够的情况下，最终又会因为地球的引力而掉落地表。
如此一来，逃到空中的水还是回到地面了。即便接下来通过阳光而蒸发，再次来到空中，也不过是开启了另一轮循环。

再者，大气层中存在逆温层，它就好比是隔离带。而且在平流层和热层区域，都是底层的温度低而顶层的温度高。
这种情况下，下层的空气密度会更高，更有利于水汽凝结成水或者形成冰晶。一旦再从气体变成液体或者固体，就更没有机会再上浮到更上层的区域了。
所以，依照地球精妙的设计和安排，所有的水都被牢牢束缚在了地球上，根本不可能逃走。偶尔的漏网之鱼，最远也无非逃到电离层。在这一空域，水的形体结构再次改变，再无外逃的任何可能。

水分子既然无法靠自身的浮力而逃走，如果是通过扩散运动，以高速的方式能否冲破束缚呢？

能逃走的不是水，而是构成水的一部分

要想逃出地球的引力，必须得以很高的速度才行，目前地球上只有人类的火箭能有逃离的能力。而在自然的状态下，水分子仅仅靠着分子的热运动，是根本别想逃走的。

不过有意思的地方在于，水以整体的形式逃不出去，但是构成水的氢原子或者氢离子，在引力相对减弱的情况下，还是可以逃出地球的。
对比之下，氧气、氮气和二氧化碳，因为自身的分子量大，所以逃不出地球。比如在磁力层，空气分子实际上是不存在的，只有氢包括氦两种原子，可以通过这一区域。
氢原子很轻，穿透一切最终能来到外太空。有人不免就会产生这样的疑问，氢在逃逸，那不断损失的情况下，水也等于在不断减少，假以时日的话，地球上的水不就消失殆尽了吗？

地球有“补水”机制

根据科学家的计算，地球上每秒逃走的氢有3公斤。每时每刻都在逃走，而地球经历了几十亿年的变迁，为何水却一点都没减少呢？
虽然有逃走的氢，但是太阳风以及不时的陨石出现，也会给地球补充氢，这就使得逃走而空出的份额，很快又被新的氢所代替。
除此之外，氢虽然逃走了，但是氧气却可以跟硫化氢、氨、甲烷等发生反应，进一步生成二氧化碳、水、硫酸以及氮气。

在这种转化机制下，氧气在地球上的含量越来越高，而且氧化反应后的别的物质，同样也可以生成水。
最终通过循环的作用机制，构成了以二氧化碳、硫化氢、甲烷等为主的原始大气层。经过亿万年的作用下，氮气、氧气和二氧化碳，又构成了现代的大气层。
由此，碳基生命的生存机制才逐步构筑起来，并形成了一个完美的闭环。那么，这些逃不走的水，当初又是如何生成的呢？

地球上的水是自己生成的

水来自哪里，多年来科学界一直在进行研究。一种观点认为，地球在早年刚诞生的时候，自身就存在水。
哪怕最初不是水的形式，但由于构成水的元素氧和氢很丰富，自然作用下也就形成了水。
有科学家推断，早期地球上的水，以液体的形式存在于地球的内部。因为板块运动以及火山喷发，储存在内部的水逐渐来到地表，并渐渐汇聚成为了江河湖海。

按照科学家的研究，地球的内部可以储存巨量的水。尤其是在岩浆中，更是含有丰富的水。有实验表明，温度达到10000℃的岩浆，压力达到15千巴，就能形成30%的水。
目前，地球所有的活火山，其火山口区域的岩浆，含水量可以达到6%，有些甚至可以达到12%。
科学家通过测算地球内部岩浆的规模，推测在几十亿年的历史中，地表有一半以上的水，都是由内部的岩浆喷发出来形成的。

除了岩浆之外，地球内部的矿物质中也存在结晶水。这些水可以通过岩石而释放到地表，不过总体来说，这一部分的水数量并不是最大的。
还有水储存在地幔之中，按照澳大利亚和加拿大的一些科学家的观点，地幔中的水，才是构成地球上水的主要部分。
尤其是在地幔厚度达25公里的过渡地带，这一地区所蕴含的水量，应该是现在地表总水量的3倍之多。

当然，这一切也仅仅是推测性研究，由于人类现在还没有探测地球内部的技术，所以究竟有没有水，也没有一个确切的定论。

外部来到地球的水

除了内部之外，还有一种观点认为地球上的水来自外部，太阳就是地球上水的重要来源地。
太阳风在生成后，波及范围能轻松抵达地球的大气层外部。在这个过程中，大量的氧核以及氢核等进入地球的范围，再经过与电子的结合反应，就能形成氧原子和氢原子。

最终，这些分子再经过化学反应而成为了水，经过凝结又通过下雨的形式，最终来到了地表。按照推算，现在地球的外部区域，还能形成至少1.5吨的水，之后以降雨的形式来到地表。
不过有观点认为，这种模式下形成的水规模太小，难以形成地球上现在广阔的海洋。于是又有一种观点就认为，太空陨石的撞击，也会携带一定量的水到达地表。

尤其是一些碳质球粒陨石，含水量就更高了。太阳系中超过八成的陨石都属于这一种，所以它们早期到达地球表面，最终构成了地表上的水。

结语

总体来看，多数科学家倾向于相信地球上的水来自内部，因为外部来的构成机制不管多么的完美，数量太少是显而易见的。只有地球内部原本就存在水，才能构成现在地表庞大的江河湖海。