關于地球水的來源有各種各樣的說法,這反映了水的來源的多樣性,但其主要包括兩種情況,一種是自生的,認為地球的水來自地球內(nèi)部；另一種是外生的,認為地球水來自地球以外的宇宙空間.
（一）自生說
⒈.地球從原始星云凝聚成行星后,由于內(nèi)部溫度變化和重力作用,物質(zhì)發(fā)生分異和對流,于是地球逐漸分化出圈層.在分化過程中,氫、氧等氣體上浮到地表,再通過各種物理和化學作用最后生成水.
⒉ 水是在玄武巖先熔化后冷卻形成原始地殼的時候產(chǎn)生的.最初地球是一個冰冷的球體.此后,由于存在地球內(nèi)部的鈾、釷等放射性元素開始衰變,釋放出熱能.因此地球內(nèi)部的物質(zhì)也開始熔化,高熔點的物質(zhì)下沉,易熔化的物質(zhì)上升,從中分離出易揮發(fā)的物質(zhì)：氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸氣,試驗證明當1 m3花崗巖熔化時,可以釋放出26 L的水和許多完全可揮發(fā)的化合物.
⒊ 地下深處的巖漿中含有豐富的水,實驗證明,壓力為15 kpa,溫度為1,0000C的巖漿,可以溶解30%的水.火山口處的巖漿平均含水6%,有的可達12%,而且越往地球深處含水量越高.據(jù)此,有人根據(jù)地球深處巖漿的數(shù)量推測在地球存在的45億年內(nèi),深部巖漿釋放的水量可達現(xiàn)代全球大洋水的一半.
⒋ 火山噴發(fā)釋放出大量的水.從現(xiàn)代火山活動情況看,幾乎每次火山噴發(fā)都有約75%以上的水汽噴出.1906年維蘇威火山噴發(fā)的純水蒸氣柱高達13,000米,一直噴發(fā)了20個h.阿拉斯加卡特邁火山區(qū)的萬煙谷,有成千上萬個天然水蒸氣噴出孔,平均每秒種可噴出97～6450C的水蒸汽和熱水約23,000m3.據(jù)此有人認為,在地球的全部歷史中,火山拋出來的固體物質(zhì)總量為全部巖石圈的一半,火山噴出的水也可占現(xiàn)代全球大洋水的一半.
⒌ 地球內(nèi)部礦物脫水分解出部分水,或者釋放出的一氧化碳、二氧化碳等氣體,在高溫下與氫作用生成水.此外,碳氫化合物燃燒也可以生成水,在堅硬的火成巖中,也有一定數(shù)量的結(jié)晶水和原始水的包裹體.
（二）外生說
⒈ 人們在研究球粒隕石成分時,發(fā)現(xiàn)其中含有一定量的水,一般為0.5%,有的高達10%以上,而碳質(zhì)球粒隕石含水更多.球粒隕石是太陽系中最常見的一種隕石,大約占所有隕石總數(shù)的86%.一般認為,球粒隕石是原始太陽最早期的凝結(jié)物,地球和太陽系的其他行星都是由這些球粒隕石凝聚而成的.
⒉ 太陽風到達地球大氣圈上層,帶來大量的氫核、碳核、氧核等原子核,這些原子核與大氣圈中的電子結(jié)合成氫原子、碳原子、氧原子等.再通過不同的化學反應變成水分子,據(jù)估計,在地球大氣的高層,每年幾乎產(chǎn)生1.5 t這種“宇宙水”.然后,這種水以雨、雪的形式落到地球上.
二、水從少到多、從酸性到堿性
自從地球形成以后,地球上的巖漿活動、火山噴發(fā)、隕石墜落等活動就從來未停止過,并且還將持續(xù)下去.經(jīng)過以上的自生和外生過程,從而使地球上的水量逐漸發(fā)生變化.據(jù)估計,35億年前地球表層的水量只有目前的1/10.水通過巖漿活動和火山噴發(fā)由地球內(nèi)部逸出.從而使地球水圈的水越來越多.目前每年約有660 km3的水從地幔逸出.
同樣海水水質(zhì)也經(jīng)歷了漫長的演化過程.35億年前,由于當時大氣中含氧量大大低于現(xiàn)在,含有HCl和CO2等氣體,海水是酸性的.原始酸性的大洋水與當時偏于基性的火成巖發(fā)生作用,會產(chǎn)生中性或偏堿性的溶液,原始的酸性大洋便逐步改變其性質(zhì),主要的碳酸根和重碳酸根離子成分逐步被氯原子所取代,早期的大洋便隨著向氯離子為主的現(xiàn)代大洋過渡.在距今15億～20億年時,海洋中出現(xiàn)真核細胞的綠色植物,通過綠色植物的光合作用產(chǎn)生大量的游離氧,不但滿足海洋中各種氧化反應,而且從水中逸至大氣中,使水圈和大氣圈開始具備現(xiàn)代特點.此時有了足夠的游離氧,從而使二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸根,還原硫轉(zhuǎn)化為硫酸根,海水中除了含大量的氯化物以外,又增添了大量的碳酸鹽和硫酸鹽.隨著微生物光合作用的加強,海水中的二氧化碳減少,pH值提高,使古代酸性海水逐漸演變成由氯化物和硫酸鹽組成的弱堿性的現(xiàn)代海水.此后,從寒武紀到現(xiàn)在,海水的性質(zhì)沒有很大變化.
三、從汽到水、冰
根據(jù)以上事實說明地球內(nèi)部含有大量的水,這些水是當宇宙中的塵埃凝聚成地球時,同時被封存在地球的原始球粒隕石中.由于當時地球溫度很高,原始物質(zhì)處于熔融狀態(tài)；地球自轉(zhuǎn)速度也很快（35億年前,地球自轉(zhuǎn)的速度約為現(xiàn)在的6倍,那時地球上的一天一夜只有4h）.由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的重力離心分異,使重物質(zhì)下沉,輕物質(zhì)上升.活動性最強而又是最輕的物質(zhì)之一的水,便轉(zhuǎn)移到地球外殼.包含在巖漿中的水,也隨著巖漿的逐漸凝固被排擠出來.這些被擠壓出來的水呈水汽狀態(tài),在高空凝結(jié)為云,飄浮在地球上空.此后,地面溫度逐漸降低,濃厚的水汽逐漸冷凝成水降到地面,形成原始水圈.據(jù)估計,大約6億年前,地表溫度降低到300C左右時,巖漿中擠出的水大約有99%都降落到地面,形成為地球表面的水.此后,由于溫度繼續(xù)下降,地表形態(tài)的變化,氣溫在各地的差異等,在某些高緯、高海拔地區(qū),尤其是在寒冷的冰期來臨時,水又由氣態(tài)、液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài).逐步形成了氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水共存,三態(tài)相互轉(zhuǎn)換的水圈——現(xiàn)代水圈.