為什么水是宇宙中最奇怪的物質(zhì)之一?
水是宇宙中最奇怪的物質(zhì)之一,許多人對(duì)此會(huì)很驚訝,因?yàn)閺娜祟惖慕嵌葋碚f,我們擁有充足的水,這似乎是完全正常的。
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但是想象一下在未來我們將要弄明白的所有關(guān)于宇宙的奇怪的東西!從人類的角度來說,相對(duì)于還未被發(fā)現(xiàn)的奇怪科學(xué)現(xiàn)象,水是無聊的!但是盡管如此,H2O的確是一個(gè)奇怪的分子。也許如果我們有一天和聰明的外星人接觸交談,我們向他們解釋我們的豐富水源,他們會(huì)說:“天哪,怎么回事兒!”
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水為什么是這樣一個(gè)奇怪的分子,這兒有一些解釋。
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當(dāng)水結(jié)冰時(shí),其分子之間的空間膨脹,使其以液態(tài)漂浮。水是唯一已知的具有這種特性的自然物質(zhì)。想一想,為什么固體物質(zhì)會(huì)浮在液體上面?正常情況下,當(dāng)一個(gè)物質(zhì)結(jié)冰時(shí),其分子會(huì)收縮得更加緊密,而非膨脹。這個(gè)異?,F(xiàn)象塑造了我們?nèi)缃窨吹降牡厍颉R簯B(tài)水會(huì)滲入巨石中,當(dāng)它結(jié)冰時(shí),就有足夠的力量將其分解。隨著時(shí)間推移,巖石的侵蝕是一種強(qiáng)大的力量,也是我們認(rèn)為的理所應(yīng)當(dāng)?shù)牡孛嫱寥赖闹饕獊碓础?/p>
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液態(tài)水的高表面張力使一些小動(dòng)物,例如昆蟲,能夠穿過其表面。這些動(dòng)物不會(huì)掉進(jìn)深處,因?yàn)橄鄬?duì)于其他液體,水的表面張力是巨大的。
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水的粘合性和內(nèi)聚性。根據(jù)#2推斷,水具有令人難以置信的黏住自己的能力,地球上的生物已經(jīng)進(jìn)化到能利用它了。水由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成,其化學(xué)名稱H2O由此而來。這兩個(gè)氫原子被水分子周圍的氧原子所吸引。因?yàn)檫@個(gè),水可以從根本上挑戰(zhàn)自然引力。例如:我們血液中的水使得營(yíng)養(yǎng)物和氧氣在所有最小的血管中流動(dòng)。通過相似的方法,水從土壤中涌出,到達(dá)所有活的植物的頂部。如果沒有這種現(xiàn)象,散熱器、管道、灌溉系統(tǒng)和水管都不會(huì)如此高效。
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水是萬能溶劑。它不僅黏住自己,而且黏住并溶解它接觸到的一切。水是一種非常好的溶劑,以至于在實(shí)驗(yàn)室中幾乎不可能得到百分之百的純樣品。至少,它部分溶解了它所接觸到一切。普通的鹽,由氯化鈉晶體組成,其能在水中輕易溶解是因?yàn)闅滏I將鈉原子和氯原子從晶體中抽離出來,讓它們自由漂浮在液體中。幾乎所有已知的化學(xué)和礦物化合物都會(huì)在水中溶解到一定程度。正因?yàn)槿绱?,水是我們所知的最具反?yīng)性和腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)之一。
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如我們所知,水對(duì)生命也相當(dāng)重要。這是因?yàn)樗梢匀芙舛囝悹I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他要素,然后把它們帶到我們的身體中。生命的基本分子——DNA、蛋白質(zhì)和構(gòu)成細(xì)胞膜的分子等等。—沒有水將無法運(yùn)行。進(jìn)化形成了這些復(fù)雜的分子,因此一部分是親水的,能輕易地與水混合,另一部分是恐水的,會(huì)避開水。你身體里數(shù)十億的蛋白質(zhì)分子只有折疊成正確的形狀才能完成它們的工作,因?yàn)樗鼈兣c水之間的相互作用推動(dòng)它們形成正確的三維格式。
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沒有水,生命就不會(huì)存在。我們正好有一個(gè)關(guān)于有生命存在的行星的例子,那就是地球。宇宙浩瀚,這也使我們相信有豐富液態(tài)水的行星一定特別稀少。但是也許在未來,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)還有其他行星,且?guī)в邢嗨茢?shù)量的液體水。也許到那時(shí),我們會(huì)意識(shí)到,盡管水很奇怪,但它絕對(duì)不是我們今天認(rèn)為的那樣在宇宙中是不尋常的。
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史蒂夫提到了一些要點(diǎn),但還有兩個(gè)更鮮為人知,但很重要的特性。
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水的導(dǎo)電性的巨大變化。你總是聽說水是良好的導(dǎo)體,但如果是蒸餾水,那就不是了。更有壞處的是蒸餾去離子水。以數(shù)千倍的倍數(shù)。我認(rèn)為,這對(duì)生命意味著,如果水的導(dǎo)電性不是這么萬能的話,那么高度依賴離子電位的有機(jī)化學(xué)就不會(huì)產(chǎn)生作用。
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蒸汽比干燥的空氣更稀薄。這只會(huì)使我們了解的天氣成為可能。如果水蒸汽比干燥的空氣更重,那么就只有霧在海洋上了。這對(duì)地球上的水循環(huán)來說是災(zāi)難性的,濕氣團(tuán)對(duì)大陸的移動(dòng)很小,因此沒有風(fēng)化作用(風(fēng)化作用為海洋帶來所有有用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),包括但不僅僅只是鹽),因此陸地上也沒有生命(可能由于缺乏風(fēng)化作用,海洋上也沒有生命)。
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我將補(bǔ)充第三點(diǎn),它關(guān)系到一個(gè)眾人皆知的事實(shí),即水的密度比水的密度小。據(jù)說這不會(huì)殺死河中的生命。這也意味著它阻止了水的熱量被排放到大氣中。這在雪球地球假說中非常重要。冰蓋比水更輕,阻止了海洋完全凍結(jié),有效地隔絕了它。
作者: quora
FY: Henin
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