水是地球上一种最基本的宝贵自然资源,是人类赖以生存的物质条件。有人把它比做生命的摇篮,也有人把水比做地球的血液。那么,地球上如此庞大、浩瀚的水从哪里来的?从日常现象看,水是从天上降落下来的,那么,大气中有这么多水吗?大气仅容有全球水储量的十万分之一,每年地球上降水仅11万立方千米,仅为地球上水量的几万分之一;而且,单单地球上海水的重量就超过大气重量的280倍。由此可见,地球上的水来自天上并不可靠。
我们见到的下雨现象,从雨落到地面,汇流成河,最后百川归海,不过仅是地球上很小一部分水在参与水分循环的变化,这部分水量只占地球总水量的一点点而已。
关于地球水的来源,这要从地球的形成说起。最普通的估计地球本身大约有46亿岁,它是由宇宙尘、太阳周围的离子化微粒云团,以及在某时某地发生所谓“宇宙大爆炸”后留下来的碎块在引力作用下形成的。在星云凝聚成初始行星--地球的初期时,还没有大气,也没有臭氧层,当然也没有现在的大陆,没有海洋,更没有生命。经过了极其漫长的时间,初始地球的物质逐步沉淀下来形成了岩石,我们已经知道最古老的岩石是出现在格林陵兰岛,现在已有39亿岁了。那时候的地球,到处是烈火熊熊的火山,受到小行星、流星以及一切漂浮在星际空间、拦截我们这颗新生星球的其他物体的撞击。从46亿年到38亿年之间的这段时间里,还没有可以证明地球上存在水的直接证据。后来,随着第一批轻质的岩石形成,大气由像现代火山喷发一样释放出来的气体形成,才有可能由原始的氢和氧形成水。在长期的温度升高、星球内部脱气和物质分异组成地球圈层时,氢气(H2)和氧气(O2)从行星中部运移到地球边缘,通过各种物理和化学的作用才形成了水(H2O)。
这些水原是宇宙的物质,当宇宙中的尘埃云凝聚成地球时,它们也同时被封存在地球的原始物质球的颗粒陨石中。由于当时地球温度很高,原始物质都处于熔融状态,地球自转速度也比现在要快6倍,地球转动产生重力的离心分力,使重物质下沉,轻物质上浮,因此活动性最强而又较轻的物质之一水,便移向地球外壳。含在岩浆中的水,也随着以后岩浆的逐渐凝固被排挤出来。这些被挤压出来的水,呈水汽状态,在高空凝结为云,飘浮在地球上空。随着时间的推移,大气中水汽在增多,而地表的温度却在降低。有了水,大约在25亿年以前,地球上的生命就开始出现了。大概到太古代初期,当地表的温度降到水沸点以下时,水汽就化作倾盆大雨降落到地表。据估计,大约6亿年前,地表温度降低到了30~C左右,岩浆中排挤出来的水,大约有99%降落到地面,从而形成地球表面的水,构成了江河湖海。
最初形成的海水不仅数量少,而且含盐量很低,组成也与现代海水不大一样。地球上最初的海水是强酸性的,它是由地层内排出的水蒸气(H2O)及氯化氢(HC)、氟化氢(HF)、硼酸(H3BO3)等酸性气体转入海洋的结果,此外,在原生水中还有硫化氢(H2S)、甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)等气体。那时的海水中缺少游离氧,H2S也不能或极少转变为硫酸盐。海水的组成进一步变化是与大气成分的变化有关。当大气中CO2增多时,就增强了对岩石的分化,提高了一些化学元素在水中的溶解度,形成了大量溶解于水的碳酸盐,并有NaCO3、CaCO3、MgCO3、FeCO3和MnCO3,等碳酸盐沉积物,促使氯化物?碳酸盐的海水形成。随着时间的推移,海水和大气一样,CO2含量在减少,而O2在增加,由火山气孔喷人海洋的自然硫和硫化氯在氧的介质中转变为硫酸盐,于是氯化物?碳酸盐海水又转变为氯化物?碳酸盐?硫酸盐海水。这就是海水从淡到咸的过程,也就是海水在组成上与河水有巨大差别的原因。