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海水只會越來越鹹嗎?

2024-03-22資訊

巨大的鹽庫

海洋是地球水資源的故鄉,但海水讓口渴者望而卻步,因為它含有大量且種類豐富的鹽,嘗起來又苦又澀又鹹。

科學家做過估算,海洋中所有鹽類的總重量達到了5億億噸。人類廚房中的必備品——氯化鈉(食鹽的主要成分),是海水諸多鹽類中最主要的一種。氯化鈉在海水中的平均含量有3.5%左右,但不要小看這區區的3.5%,如果把全世界海水中的氯化鈉全部提取出來,平鋪在陸地上,那將會有120多米厚。除了氯化鈉,海洋中還含有氯化鎂、碳酸鎂、氯化鉀、氯化鈣以及其他各種金屬元素的鹽類,它們的平均含量只有氯化鈉的三分之一,但提取出來,平鋪在陸地上,也會有40公尺厚。

所以,海洋是名副其實的「大鹽庫」。

鹽分的來源

那麽,海洋中的鹽是哪兒來的呢?其實,海洋一開始並沒有多麽鹽。原始地球的海水源自於冰質彗星,水質還是挺「純」的,它的味道應該像農夫山泉一樣可口。

不過,地球上的水總是在不停地運動,不停地迴圈。每一天,海洋都會有大量的海水蒸發到空氣中,這些水蒸氣升上天空,溶解大氣中的二氧化碳,變成微酸的雨滴降落到陸地的每一個角落。「酸雨」喜歡侵蝕巖石、沖刷土壤,將溶解的礦物質和金屬離子(包括氯離子和鈉離子)帶進江河中,而江河之水最後又都進入大海。就這樣,蒸發掉的水分繞了一圈,再次回到自己的海洋老家,但它卻帶來了很多陸地上的鹽分。根據美國國家海洋暨大氣總署的數據,雨水每年會將大約2.25億噸鹽註入海洋,而海洋鹽分的90%都是由「雨水迴圈」貢獻的。

「雨水迴圈」並不是海洋鹽分唯一的來源,海底火山和深海熱泉也在默默做著「付出」。海底並不是完好密封的,在地殼的裂口處,海底會出現火山和熱液噴口——海水沿裂隙向下滲流,受巖漿熱源的加熱,再集中向上流動,形成了噴發的熱泉。當新鮮的熔巖從海底的火山中湧出時,熱的巖石與鹹海水發生反應,會溶解其中的一些礦物質;熱液噴口則會直接將含鹽的熱液灌註到海水中。

數十億年的周而復始,日積月累,海洋中的鹽分越積越多,海水也就越來越鹹了。既然海水中已經含有那麽多鹽分,而且鹽分還將綿綿不絕地進入海洋。那麽,海水會不會沒有限度地「鹹」下去?

動態的平衡

如果海洋沒有減少自身鹽分的方法,結果肯定會這樣。但科學家發現,海洋有各種能降低海水含鹽量的奇妙方法,使海水處於動態的平衡之中。

首先,化學將會起到重要的作用。一方面,隨著雨水將鹽分註入海洋,海水中可溶性物質的濃度會越來越高。當鹽分的濃度達到飽和後,根據化學知識我們可以知道,過飽和的鹽分將會析出、結晶或者相互結合成不溶解的化合物,然後沈入海底,變成巖石。另一方面,海底熔巖會與溶解的鹽離子(比如鎂離子)發生反應,將它們從水中移除,海底某些粘土和含氫礦物(比如鐵錳結核)就是透過海底鹽類發生的熱化學反應形成的。

其次,海洋生物也有助於從海水中去除鹽分,它們從水中攝取或以其他方式提取鹽,而這些鹽分可以與有機生物體結合在一起。比如,殼類動物產殼所依賴的物質就來源於海水中的矽鹽和鈣鹽;大量動物食用鹽類後,這些鹽類會以大便的形式排泄,落入海底,成為海底沈積物的一部份。

第三,我們還是要提一下水迴圈——這也是「還鹽歸地」的一種最直接的方法。雨水雖然將鹽分透過河流送入海洋,但當台風季節降臨時,狂風巨浪也會把海水卷到陸地上,溶解的鹽分也隨海水上岸,散布在沿海陸地。尤其在經歷漫長的歷史變遷後,有些海灣地帶,由於地殼的升高而與海洋隔斷,成為內陸。於是,這部份的海水逐漸被蒸發掉,留下大量的鹽類物質。

另外,河流中的淡水、融化的冰川等也為海洋提供了穩定的淡水,有助於降低鹽度。如今,隨著全球暖化,極地冰川融化,註入海洋的淡水越來越多。所以,相比較於海水變鹹,「海水是否變淡?」反而成了更讓科學家們關註的問題。