水圈的起源和演化
它不太可能的总量水在地球的表面已经有了巨大的改变地质时期。基于的年龄陨石,地球被认为是46亿年的历史。最古老的岩石知道39亿到40亿岁,这些岩石,虽然被沉积期后改变过程,显示出被存入一个迹象环境含有水。没有直接证据用水46亿和3.9 -40亿年前之间的时期。因此,关于早期历史的水圈的想法是关于地球的起源密切相关。
地球被认为是累积从云的粒子太阳。这个气态物质凝聚成小颗粒合并形成行星,进而增加了万有引力更多的颗粒。这些粒子作文类似于碳质球粒陨石陨石,它可能包含20%的水。加热的最初酷,无序集团的衰败放射性元素的转换动能和势能来热导致地球的液体的发展铁核心的内部生产总值(gdp)分带地球(即。,分化为核心,地幔和地壳)。已经得出结论:地球的核心形成在一段约5亿年。核心的形成很可能导致一个原始的逃避原始的大气和其替换了一个来自从行星内部挥发性物质的损失(看到进化的气氛)。
在早期,地球因此没有水或在其表面水蒸气,水的主题如何来到地球的表面是一种实质性的辩论。一些科学家认为,地球上大部分的水是由彗星和流星的影响。这两个天体都包含冰。其他科学家声称,地球上大部分的水来自地球内部化学反应。行星表面充分冷却后,水包含在矿物质附材料和释放深度可以浮到表面,而不是输给了空间,冷却,凝结形成了最初的水气。大酷地球肯定是更好的陷阱对水比小热的身体,因为温度越低,对水蒸气逃跑可能性越少,更大的行星质量,水蒸气的引力越强。大部分的脱气是否发生在核心形成或不久之后是否有明显的脱气的地球内部地质时期仍不确定。很可能水圈获得目前在地球历史上早期体积,从那时起只有很小的损失和收益。收益将是连续的脱气地球的;目前脱气率的原生水已被确定为0.3立方公里(大约0.07立方英里)。水损失在高层大气中光离解,水蒸气分子的分手氢和氧气由于能源的紫外线。氢是输给了空间和氧气仍然落后。只有约4.8×10−4立方公里(大约0.0005立方英里)的水蒸气目前每年被光离解而毁灭。这低很容易解释:上层大气导致的低温冷阱的高度约15公里(约9.3英里),那里的大部分水蒸汽凝结并返回到低海拔地区,从而逃避光离解。初以来形成的水气,大气中的水蒸气的监管温度地球的surface-hence辐射平衡。更高的温度意味着更高浓度的大气水蒸气,在低温下显示大气水平较低。
早期的水圈
释放的气体从地球在其早期历史,包括水蒸气,被称为多余的挥发物因为它们的质量不能仅仅通过占岩石风化。这些挥发物被认为是形成早期地球的大气层。在一个初始地壳温度约为600°C (1100°F),几乎所有这些化合物,包括水(H2O),在大气中。这一系列不幸事件的发生在地壳冷却很难重建。低于100°C (212°F)所有的水会凝结,以及酸气体与原火成岩地壳矿物质会产生化学反应,形成沉积物和最初的水气,主要是咸的海洋。如果化学反应利率被认为是相对于冷却缓慢,600°C的氛围中,与其他化合物,水蒸气,二氧化碳,氯化氢(HCl) 20:3:1比和冷却到水的临界温度(即温度上面复合不能继续担任liquid-i.e。374°C (705°F))。因此,水就会凝聚成一个早期热海洋。在这个阶段,氯化氢会溶解在海洋(约1摩尔每升),但大部分的二氧化碳会留在大气中,只有约0.5摩尔每升海水。这种早期酸性海洋与地壳矿物反应积极,溶解出来硅和阳离子和创建一个渣主要由铝组成粘土矿物这将形成早期海洋盆地的沉积物。
这是一个早期的几种可能途径地球表面。无论实际情况下,在地球表面冷却到100°C,它只需要很短的时间内剩余的酸性气体消耗在反应火成岩矿物质。蓝细菌的存在(例如,蓝绿藻)化石记录的岩石年龄比三十亿年证明了一个事实,地球表面温度冷却到低于100°C的这个时候,和原来的酸中和挥发物发生了(看到酸碱反应)。然而,它是可能的,因为增加的温室气体浓度在太古宙(40亿至25亿年前),地球表面仍可能比今天暖和(看到通过地质时期气候变化:气候变化)。
如果大多数脱气的主要挥发性物质从地球内部发生早期,发布的氯化反应的盐酸与岩石矿物在海洋或被发现蒸发岩存款,海洋会有盐度和体积类似的今天的。这个结论是基于假设没有剧烈变化挥发物释放通过地质时间的比率。的整体广义反应表明化学形成早期的海洋可以书面形式:主要火成岩矿物+酸挥发物+ H2O→沉积岩+海洋大气。从这个方程应该注意,如果所有的酸挥发物和H2O公布早期地球的历史和今天发现的比例,然后总原始沉积岩批量生产就等于的礼物,和海洋盐度今天和体积将接近。另一方面,如果脱气随时间线性,然后沉积岩体会积累一个线性速度,将海洋体积。海洋的盐度,然而,仍然几乎相同的如果挥发物脱气的比率不随时间改变。就是最可能的情况是,脱气主要发生在地球早期的历史,之后小数量的挥发物偶然被释放或连续的其余部分地质时间。的盐海洋的内容基于挥发物释放的比例常数将主要取决于的比率氯化钠被关在蒸发岩溶解在海洋里。如果所有海洋蒸发岩的氯化钠添加到今天,盐度是大约翻了一番。这个值提供了一种海洋可能达到的最大盐度在整个地质时期。
一个组件在早期地球表面是免费的氧气;不会有组成从地壳冷却。早期生产的氧气的光离解水在地球大气中,这一过程是引发的吸收太阳的紫外线辐射。反应是H2O(液体)+hν→H2(气)+ O2(气)在这hν代表了光子的紫外线。氢气会逃离到太空,而氧与早期的反应气体减少了反应如2 h2S + 3 o2→22+ 2 h2o .氧气生产光离解给早期减少大气开始向现在的条件,但直到的外观光合作用生物大约三十亿年前,地球大气层中的氧气可以积累速度足以产生今天的含氧环境。光合反应导致氧气生产
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