最古老的水年齡是多少歲？

□孔佑興

水的起源

地球上的水從哪里來？

有些人認(rèn)為，水是在地球形成時(shí)就已經(jīng)存在的物質(zhì)，這是“自生說”。有些學(xué)者則把水當(dāng)作“天外來客”，認(rèn)為水是太陽風(fēng)吹來、彗星帶來的，這是“外生說”。

水何時(shí)出現(xiàn)，也存在著爭議。但是，在對(duì)約四十五億年前隕石的分析中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了水的痕跡，說明在地球起源之初，可能就已經(jīng)有水存在。

那么，我們今天發(fā)現(xiàn)的最古老的水，又來自什么時(shí)候？

海洋覆蓋了地球表面71%的面積，使得地球成為一個(gè)名副其實(shí)的“水球”，也讓地球成為一個(gè)生機(jī)勃勃的活力星球。

地下水的年齡

地表的水奔騰不息，或被動(dòng)植物所利用，或蒸發(fā)升天，或匯入大海，經(jīng)歷著地表的水循環(huán)，不斷“重生”。與之相比，進(jìn)入地下的水，循環(huán)的速度則慢得多，生命周期也因此更長。所以，提起水的年齡，主要指的是地下水的年齡。

一般來說，地下水都會(huì)經(jīng)歷補(bǔ)給、徑流、排泄三個(gè)過程，即水從地表滲入地下，在地下流動(dòng)，又從地下回到地表。這一循環(huán)的時(shí)間，短則幾天，長則千百萬年以上。地下水在地下停留的時(shí)間，就被稱為地下水的年齡。

如何測(cè)定地下水的年齡呢？最常用的就是同位素技術(shù)。它根據(jù)放射性元素衰變速度恒定的特性，選擇地下水中特定的放射性元素，分別測(cè)量衰變前與衰變后的放射性元素含量，來計(jì)算地下水的年齡。

▲孔隙水、裂隙水、巖溶水示意圖

地下水在哪里

地下水都分布在哪里呢？哪里的地下水，年齡可能最大？

地下水主要分布在地下巖土的孔隙、裂隙或者溶穴中。不同的巖土體，水從其中穿行通過的能力不同。這種容許水在巖土體中運(yùn)動(dòng)的能力，就稱作巖土體的滲透性。巖土體的滲透性越強(qiáng)，水就越容易在其中通過。一般來說，水在巖土體中運(yùn)動(dòng)的速度范圍很廣，慢者每年以毫米計(jì)，快者甚至能日行千米。

因此，大多數(shù)的地下水即使運(yùn)動(dòng)速度再慢，經(jīng)過千百萬年的時(shí)間，也往往會(huì)消失殆盡。這給尋找古老的地下水帶來了重重困難。

想要尋找最古老的地下水，就要去滲透性低、水不容易逃出的地方。這樣的地方，主要有兩個(gè)：

01 流體包裹體

在巖石的礦物晶體形成時(shí)，一部分液體和氣體被困在晶體中的微小氣泡里，就成為流體包裹體。這些包裹體的尺寸一般很小，在0.01 毫米到1 毫米之間，其中的液體往往也很少。這里的液體，年齡一般比較大。

▲礦物晶體中的流體包裹體

02 封閉的巖體裂隙

如果巖體裂隙在水進(jìn)入后，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、沉積等原因封閉，同時(shí)裂隙周圍的巖體又特別致密，“困在”其中的裂隙水就有可能會(huì)被保存很長的時(shí)間。這樣的裂隙水，水量比流體包裹體要大得多，是尋找古老地下水的絕佳選擇。

▲致密、封閉的巖體裂隙中存在的地下水，往往可以保存很久

最古老的地下水

科學(xué)家在加拿大安大略省蒂明斯市附近的基德溪礦井2.4 千米深處，發(fā)現(xiàn)了貯存在銅鋅礦床裂縫中的水。這里的礦床有著近27 億年的歷史，而水則被完好地密封在礦床裂縫中。鉆開巖縫，水的流量最高可達(dá)每分鐘兩升。水量之多，讓人驚詫。

科學(xué)家們研究采樣得出：水的年齡至少在10 億年以上，結(jié)合水中的其他元素綜合分析，這些水的年齡可能在15 億年左右。

后來，研究人員根據(jù)鉆探到2.9 千米深度的新的水樣分析，發(fā)現(xiàn)這些水的平均年齡在16 億歲左右，最老的甚至可能達(dá)到20 億年，刷新了最古老的水的紀(jì)錄。

因此，目前公認(rèn)的已知的最古老的地下水，其年齡在16 億歲以上。

未來，人類將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多、更古老的地下水，對(duì)其年齡的測(cè)定也會(huì)更加精確。

▲基德溪礦坑外景

▲科學(xué)家們?cè)诘V坑中采集水樣

▲生命的起源與進(jìn)化，這一切都離不開水

尋找地球上最古老的水，也是在尋找生命起源的秘密。有關(guān)最古老的水，以及水與生命的關(guān)系，還有許多未解之謎，等待我們進(jìn)一步探索……