第二章 地球（1）-学生探索百科全书（中卷）

地球 第二章 “我们所经历的最美丽的事就是神秘，它是所有真正的艺术与科学的起源。” EARTH 地球是美丽的，因为它不仅有碧海、蓝天、白云、草木、花鸟，还有奇山异石、险 峰峻岭、河域谷地以及光怪陆离的自然奇观。这些美景都是地球之外的行星所不曾拥有 的。同时地球又是神秘多变的。46亿前，地球也许与现在宇宙空间中那一颗颗形态还未 定的原始行星一样，但在不到几亿年的时间里，它就发生了翻天覆地的变化，形成了天 空、大地和海洋。又过了几亿年，生命居然也奇迹般地诞生了。从此后，生命成了地球 世界的主角，它们配合着大陆漂移、海底扩张以及气候变迁等一系列的活动，将地球渐 渐改造成了现在的模样。目前，地球仍会不时地操练一下地动山摇、火山喷发的把戏， 隔三岔五地以风起云涌、电闪雷鸣、狂风骤雨的形式发泄一下。这些变幻不定的自然现 象是无法操纵和改变的，但人们却通过探索，发现了它们的发生规律，以此来适应它们。 当然探索地球的意义还不止于此，人们更希望用自己的智慧之手预测地球的活动。 ——爱因斯坦(美) 2 学生探索百科全书 THE NEW ENCYCLOPEDIA 中卷·自然探索 OF STUDENT EXPLORATION 地球 153152 学 生 探 索 百 科 全 书 自 然 探 索 地球的身世之谜 探索地球的形成 地球的起源之说 有关地球起源的问题自18世纪中叶以来 就众说纷纭。过去科学家们认为包括地球、水 星、金星、火星在内的石质行星，是由一块 尘埃云在快速旋转的引力作用下坍缩而形成 的。但在20世纪70年代，人类登月之后的有 关研究结果改变了这种观点。研究发现月球 上数量众多的月坑形成于46亿年前，它们是 由大量天体撞击而形成的，但后来撞击的次 数就少多了。这一研究结果使有关天体形成 的吸积理论恢复了活力。该理论认为，宇宙 尘团聚在一起成为颗粒，颗粒变成砾石，砾 石变成小球，然后小球逐渐变大，成为微行 星(即星子)，最后，微行星终于发展到月球那 样的大小。随着星体越变越大，星际间的尘 埃砾石数目大为减少。结果，星体(即陨石)之 间碰撞的机会就减少了，能够用于吸积的东 西也越来越少，这意味着大行星开始集结了。 地球与其他星体一样，经过了这段漫长的集 结过程后才成为一颗大行星。 地球的形成演化历程 46亿年前 2亿年前 1亿年前 现在 地球的年龄 地质学领域较精确的测定地球年龄的方法，主要依 据的是放射性同位素的衰变。放射性元素的原子不稳定， 必然衰变为另一种原子(如238U衰变为206Pb等)，而 且衰变速率不受外界温压条件影响。我们只需在岩石 中测出衰变前后元素的含量，就可以获得母体岩石形成 的年龄。地球上已知最古老的岩石出露于澳大利亚西南 部，根据其中所含矿物(锆石)的形成年龄测定，证明其已有41 亿～42亿年的历史。根据地质学研究，这种岩石和矿物只能来 自地壳的硅铝质部分。所以科学家据此做出推论，地球的圈层分 异在距今42亿年前就已经完成。由于42亿年之前的历史没有留 下岩石记录，因此我们只能根据间接证据去推断地球的起源以及 早期演化历史。由于科学家已经测出月球和许多陨石的年龄达 46亿年，所以推测地球也形成于46亿年前。 原始地球的变化 刚诞生的地球没有海，也没有空气，更没 有生物存在，是一个凄凉寂静的星球。但这个 原始地球是炙热的。内部的高温导致熔融的流 动性熔岩(即岩浆)顺裂缝喷出地表。与熔岩一 起储存于地球内部的气体和水蒸气，也一起喷 出地表。气体逐渐聚积，在地表附近形成原始 大气。水蒸气来到地表后，一部分停留在地面 岩石的低洼处，一部分上升到天空成为云彩。 不久因地球温度降低，水蒸气变成雨，由天空 降至地面，雨水溶解岩石的成分，最后，逐渐 聚集扩大而成形成海。那时候的空气与现在的 空气成分不同，而生物呼吸所需的氧气几乎不 存在。随着生命的出现，大气中开始出现氧气。 氧气的出现不仅影响到了生命的进化，而且 改造了陆地、海洋和大气，使之逐渐变 成现在的样子。 在17世纪以前，大多数欧洲的基督教徒们都非常相信创世说的故事。圣经《创世纪》中勾画出了一个地球历史事件的时间 表，认为世界是在六日之内造出的。1650年，大主教乌舍尔以圣经 的年代为参照，再加上亚当全部后代的生命历程，估测出世界是在 公元前4004年被创造出来的。18世纪后期工业革命兴起后，采矿专 家维尔纳在开采矿石的过程中，发现了岩石分层 分布的特点。维尔纳的发现引起了地质学家的 兴趣，并改变了他们的思考方法，使他们学 会通过解读地球表面的岩石来追溯时间 的旅程，探究地球的身世之谜。时值今 日，地质学家仍旧进行着这样的工作， 寻找一系列与地球的形成、发展有关 的线索和证据，以此来解开地球的起 源之谜。 地球内部的变化 地球形成之前是一个 大火球，后来随着气