如果我告訴你,地球上所有動物一天撒的尿,能填滿八萬個奧運會標準泳池,你會不會在腦子里迅速過一下:這么個尿法,地球上轉來轉去的水,是不是早就被“尿”過至少一遍了?你從水龍頭接的那杯水,會不會是從某頭恐龍、某頭猛犸象身體里走了一圈又回來的?
這個問題聽起來有點重口味,但放在整個地球的水循環里,它其實是一個嚴肅又迷人的科學估算題。水分子在這個星球上不停遷徙,從冰山融成溪流,從溪流涌進大海,從海面蒸發成云,又變成雨落下來,偶爾還會被某個生物喝進去,轉一圈變成尿撒出來。既然水在地球歷史中這樣無限循環,我們喝的水到底有沒有經歷過“膀胱之旅”?
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不久前,卡內基梅隆大學斯坦布倫納環境教育與研究所所長、化學與化學工程教授尼爾·多納休被問到這個問題時,他給出的答案讓很多人大呼意外——他根據一次“信封背面”式的粗略計算,給出了一個斬釘截鐵的肯定判斷:是的,地球上幾乎所有的水,很可能已經被動物尿過至少一次了。
接下來,我們就順著多納休教授的思路,看看他是怎么用幾個大膽的假設,做出一道跨越億萬年時間尺度的“算術題”的。他的計算雖然充滿不確定性,甚至自己都笑稱“很可能不對”,但一步步推演下來,卻異常清晰地讓我們感受到地球生命和水之間那種不可想象的漫長糾纏。
多納休教授的第一步,是給人做一個基準。他假定一個普通人大概重50公斤,每天會排出大約1升尿液,約等于1公斤。1公斤差不多是50公斤體重的2%,但他覺得人類并不是一個完美的平均模型,于是做了一個他自己都直呼“狂野”的假設:所有動物,不管是大象、藍鯨,還是麻雀、金魚,每天排出的尿量都大致等于它們體重的1%。他解釋說,這個假設“很可能錯得離譜”,但用來做一個數量級的估算,已經足夠把問題拉進可討論的范圍了。
有了這個假設,接下來就要估算地球上所有動物的總重量了。多納休教授把目光投向了“脊索動物”這個大家族,也就是從哺乳動物、鳥類、魚類到我們人類在內的那個分類群。他估測,地球上所有脊索動物的總質量大約是20億噸水和碳的合體。按照1%的比例來算,這些動物每天排出的尿液總量大約是0.2吉噸。
等一下,吉噸是個什么概念?1吉噸就是10億噸。0.2吉噸也就是2億噸。多納休教授給了一個非常形象的類比:這相當于每天排出的尿能裝滿八萬個奧運會標準游泳池。你可能對奧運會游泳池的大小有個模糊的印象——長50米,寬25米,深至少2米,一個池子大約2500立方米。八萬個這樣的泳池,首尾相連能從中國連到美國,這么多水,竟然是地球上動物們一天內循環出來的。
算完了尿這邊的賬,多納休教授轉向了地球那一池子更大的水。美國地質調查局估計,地球上的
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