地球地壳中有多少水?

作者:小菜 更新时间:2024-07-15 点击数:
简介:地壳深处的盐水可能含有微生物群落,这些微生物群落可以告诉我们地球上的早期生命。

(图片uux.cn/AlexLMX通过盖蒂图片社)据美国生活科学网站(Charles Q.Choi):水覆盖了地球表面的近四分之三。

但是有多少水隐藏在地球地壳的地下?《地球物理研究快报》杂志2021年的一项研究发现,与地球的冰盖和冰川相比,更多的地球水被储存在地下的土壤或岩石孔隙中,

【菜科解读】

地壳深处的盐水可能含有微生物群落,这些微生物群落可以告诉我们地球上的早期生命。

(图片uux.cn/AlexLMX通过盖蒂图片社)据美国生活科学网站(Charles Q.Choi):水覆盖了地球表面的近四分之三。

地球地壳中有多少水?

但是有多少水隐藏在地球地壳的地下?《地球物理研究快报》杂志2021年的一项研究发现,与地球的冰盖和冰川相比,更多的地球水被储存在地下的土壤或岩石孔隙中,即地下水。

萨斯喀彻温大学水文地质学家、2021年这项研究的主要作者格兰特·弗格森告诉《现场科学》:地壳中约有4390万立方公里(1050万立方英里)的水。

相比之下,南极洲的冰含有约650万立方英里(2700万立方公里)的水;在格陵兰岛,约72万立方英里(300万立方公里);2021年的研究指出,在南极洲和格陵兰岛以外的冰川中,有38000立方英里(158000立方公里)。

根据2021年的研究,地球的海洋仍然是地球上最大的水库,蓄水量约为3.12亿立方英里(13亿立方公里)。

尽管如此,研究指出,除了海洋,地下水是全球最大的蓄水池。

《自然地球科学》杂志2015年的一项研究估计,地壳上部1.2英里(2公里)处有540万立方英里(2260万立方公里)的浅层地下水。

相比之下,Ferguson说,2021年的研究考虑了地壳上部6.2英里(10公里)范围内的地下水。

地球地壳中有多少水?

这种差异是由于之前对地壳上部1.2英里以下的深层地下水的估计只关注低孔隙度的结晶岩石,如花岗岩。

2021年的研究包括沉积岩,它们比结晶岩更多孔。

总的来说,2021年的研究将地表下1.2至6.2英里的地下水量增加了一倍多,从约200万立方英里(850万立方公里)增加到490万立方英里。

这一新的估计值几乎与他们计算的浅层地下水570万立方英里(2360万立方公里)的估计值一样大。

Ferguson指出,地壳通常厚19至31英里(30至50公里),比2021年研究考虑的6.2英里深度要厚得多。

他们把重点放在了上地壳上,因为它相对较脆,因此有断裂的岩石,反过来又可以蓄水。

他说,在约6.2英里以下,地壳的多孔性大大降低,很可能含有水。

浅层地下水蓄水层主要是淡水,用于饮用和灌溉。

Ferguson指出,相比之下,深层地下水是含盐的,不容易循环或流到地表,这在很大程度上切断了它与地球其他水的联系。

地球地壳中有多少水?

然而,深层地下水的相对隔离意味着,在一些地方,这种盐水被困的时间非常长。

2021年的研究指出,这意味着它可以为了解地球的过去提供宝贵的见解。

Ferguson说:我们对这些深度超过几公里的水域知之甚少,这使其成为科学的前沿地区。

此外,这些古老的水域可能支持今天仍然活跃的微生物生态系统。

这样的深层生物群落可能会揭示生命是如何在我们的星球上进化的,以及它可能如何在其他可能在其表面深处存在水的世界上发展。

图森亚利桑那大学的水文地球化学学家、2021年这项研究的合著者詹妮弗·麦金托什告诉《现场科学》:关于地球和其他行星上千米深的水,还有很多东西需要探索。

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种子蕨植物“中华叉羽叶”在中国华南的新发现及意义

图2. 采自四川、湖南、广东等地的中华叉羽叶标本,示小羽片顶部的种内变异性特征图4. 晚三叠世中华叉羽叶在中国的分布特征 (神秘的地球uux.cn)据叉羽叶属(PtilozamitesNathorst)是早中生代的代表性种子蕨植物,在晚三叠世多样性达到最高。

自1878年建立至今,已有一百四十余年的研究历史,曾在全球范围内广泛分布。

然而,由于化石标本保存条件及形态特征认识的限制,对该植物的分类属性尚有争议,一些欧洲学者主张将其并入另外一种种子蕨植物枝羽叶属(Ctenozamites)。

该属在中国的研究历史首次开始于徐仁先生1950年命名的中华叉羽叶(Ptilozamiteschinensis)。

该植物最早发现自我国湖南,并具有重要的生物地层学和古地理学指示意义。

由于过去缺少完整标本和角质层解剖构造技术,中华叉羽叶被欧洲学者并入到假篦羽叶属(Pseudoctenis)。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所博士生许媛媛,在导师王永栋研究员和祝幼华研究员的指导下,与张筱青博士、鲁宁博士、李丽琴博士,以及罗马尼亚布加勒斯特大学、德国慕尼黑大学以及西南石油大学团队合作,对新近发现自中国华南的中华叉羽叶植物化石新材料开展了深入系统研究,对其形态学特征取得了新认识,并据此深入分析了其化石记录和时空分布特征。

该成果近期发表在国际学术刊物《古植物与孢粉学论评》(Review of Palaeobotany and Palynology)。

新发现的化石标本采集自四川广元和广东花都地区的晚三叠世瑞替期地层,距今约2.03亿年左右,保存有二次羽状复叶和角质层微细构造。

研究人员通过对中华叉羽叶新材料的深入剖析并结合已报道的叉羽叶属化石信息,否定了此前欧洲学者将中华叉羽叶归入到假蓖羽叶属(Pseudoctenis)的观点,并对其形态特征和角质层构造进行了补充修订。

新材料还揭示出中华叉羽叶小羽片顶部特征具有明显的种内变异性,表现出或呈钝圆或具有2–4个的小锯齿(图1,2);表皮细胞呈矩形且排列规则,双面气孔型,但以气孔下生为主,气孔器单唇型,保卫细胞明显下陷,为4–7个副卫细胞环绕(图3)。

研究团队还对中国已发现的叉羽叶属植物化石进行了详细比较和全面评估,提出中华叉羽叶不同发育阶段可能存在不同的蕨叶形态,这对于认识和探究该植物的形态及生长发育阶段具有重要意义。

通过对中国植物化石记录的时空分布特征分析,研究人员认为中华叉羽叶具有重要的地层时代指示意义(图4)。

该植物仅局限分布于中国晚三叠世的南方植物区,且在瑞替期最为繁盛,至今未在其它年代地层和地区有确凿的化石记录。

本研究得到了国家自然科学基金项目、中科院战略先导B类项目、现代古生物学和地层学国家重点实验室基础和自主项目以及江苏省自然科学基金项目联合资助。

论文信息: Yuanyuan Xu, Mihai E. Popa*, Xiaoqing Zhang, Evelyn Kustatscher, Ning Lu, Liqin Li, Jianli Zeng, Tingshan Zhang, Yongdong Wang*, 2022. Ptilozamiteschinensis (Pteridospermopsida) from the Late Triassic of South China with considerations on its intraspecific variability and palaeoenvironmental preferences. Review of Palaeobotany and Palynology, 304: 104727. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2022.104727.

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