為什麼水在地球上44億年都不會過期,而裝入瓶子中很快就過期?

諸葛村夫 2021/06/09 檢舉 我要評論
 

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文/天空之城團隊

 

從太空中眺望,地球表面大部分呈現為藍色,那裡被海水覆蓋。來自鋯石的礦物學證據表明,早在44億年前,也就是地球形成大約1.4億年之後,地球表面就已經有液態水了。

經過44億年之後,地球仍然是一顆「水星球」。我們生活所用的水都是來自於大自然,這些水已經在地球上迴圈了幾十億年,仍然不會「過期」。然而,一旦把水裝入瓶子裡,一兩年之後就會過期,這是為什麼呢?

地球上的水是怎麼來的?

地球的起源時間可以追溯到45.4億年前,剛形成的地球遭受了大量太空岩石的撞擊,表面溫度非常高,岩石處於熔融狀態,整個地球被岩漿之海覆蓋。經過上億年之後,地球逐漸冷卻下來,熔岩凝固成岩石。

由於在形成地球的材料中,就有冰粒的存在。在地球冷卻後,內部的水通過火山噴發等方式逐漸滲透出來。大氣中有了足夠多水汽之後,全球性的大雨隨之而來,地表聚集越來越多的液態水,從而形成了海洋。如今,在地球深處還藏著大量的水,總量可能超過了地表水。

另外,早期太陽系中還有很多彗星,它們猶如「髒雪球」,給地球也帶來了大量的水。分析表明,這些天體中的氘和氕之比接近於地球上的海水。在目前太陽系的深處,還殘留著大量的古老彗星,它們構成了奧爾特雲。

地球上的水為什麼不變質?

氫和氧元素構成了水分子,它們本身十分穩定,其化學結構在自然界中並不會被輕易破壞掉,只是會隨著水迴圈而改變物理狀態。水在地球上迴圈了數十億年,正所謂「流水不腐」,流動的水並沒有過期一說。

對於自然界中沒有流動的水,其水質有可能會變壞掉,因為滋生了大量的厭氧微生物,它們會消耗掉水中的溶解氧。不過,水體本身也有自淨能力,通過一系列方法,比如物理擴散和沉降、化學反應,水中的污染物會被逐漸清理掉,水質又會變好。

由於地表水一直參與水迴圈,所以地球上的水都是比較「新的」,水分子很少一直處在一個地方。但在與世隔絕的地下深處,水體不與外界聯繫,就能形成十分古老的水。

科學家曾在3公里深的礦井中發現了最為古老的液態水,經過鑒定,它們已經在那裡存在了長達20億年的時間。這些水中的礦物含量非常高,可以說已經變質了,不可飲用。

水裝到瓶子中為什麼會過期?

水放入瓶子中之後,就變成了「死水」。從理想情況來看,倘若瓶子是完美密閉的,可以徹底把水與外界分隔開來,不會接觸外面的細菌,那麼,這些經過殺菌的水並不會出現變質,所以也就不會有過期一說。

然而,瓶子並不是完美的。裝水的塑膠瓶大都由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)這種高分子聚合物製成,它們的化學性質相對而言比較穩定。但如果放置時間過長,尤其是被太陽照射或者接觸其他高溫環境,塑膠瓶會逐漸釋放出一些低分子,導致水質變壞。

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