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人類的美好家園——“地球”

在浩渺廣闊的宇宙當中,有一顆圓球形蔚藍色的美麗天體,它就是人類賴以生存與發展的家園——地球。地球是太陽系中唯一有生命發育和人類活動的行星,也是至今人類所了解的宇宙中唯一有生物演化和高度文明發展的天體。



“童年”的地球是怎樣的?


雖然地球現在適合人類居住,但是它的“童年”卻是多災多難的,經受高溫的烘烤、隕石的撞擊,根本不適合任何生物生存。


“童年”的地球一直在發高燒:星云物質在凝聚增生過程中(比如行星劇烈的碰撞過程),把重力勢能轉換為熱能;地球增生還會形成金屬熔體,密度大的熔體向地心沉下去時,也會把重力勢能變成熱能;還有放射性同位素的衰變放出巨大的熱能。在它們的共同作用下,“童年”地球的表面溫度都達到1700℃以上。


“童年”的地球還經常挨揍:太陽系殘留的隕石會大量撞擊地球。雖然大部分撞擊痕跡在地球上現在已經看不到了,但是月球表面大大小小的環形山暗示了地球初期的惡劣環境。直到距今38億年前左右,最大規模的撞擊結束,地球才相對安寧下來。此后,雖然造成生物滅絕的大撞擊還發生過幾次,但地球上的生命仍然能夠頑強地發展演化,每一次撞擊實際上都給某些弱勢的生物群體提供了孕育發展的契機。


地球誕生的初期是一顆熾熱星球


地球怎么會像個沒煮熟的雞蛋呢?


人類一直好奇地球的內部是什么模樣。無奈以當今的技術手段尚不足以讓我們直接深入地下去觀察研究。


不過,地球科學家還是想到了利用地震波去研究地球內部的模樣。地震儀接收到地下地震波后,就能分析出許多地下的情形。天然地震產生的地震波幾十分鐘就可以“跑”遍地球的整個身體。地震波的傳播速度,與所通過的介質的性質有關。地震波又可分為縱波和橫波,縱波既能在固體中傳播,也能在液體中傳播,而橫波不能在液體中傳播。地球內部若介質不均勻,地震波會發生反射和折射。根據記錄到的各種不同波的到達時刻,可以計算出地震波在不同地下深度中的速度,進而描繪出地球內部的特點。


地球科學家經過長期觀察研究,將地球內部分為三層,地球表層稱為地殼,地殼一下部分稱為地幔,地球最中間的部分稱為地核。如果把地球比作雞蛋,最外部的地殼好比蛋殼;中心的地核就是蛋黃;像蛋白一樣包圍著地核的,那就是地幔了。


三層已經確定,但每一層內部就是均勻的嗎?答案是否定的。1923年地質學家康拉德發現,地幔還可再分為上地幔和下地幔兩層,在上地幔上部存在著一個軟流圈,里面儲存著大量流動的巖漿。軟流圈頂部的上地幔部分與地殼共同構成了巖石圈,在軟流圈上運動。所以說,地球這只特大號“雞蛋”煮得并不太熟。


地球內部結構


地球到底多少歲呢?


最早試圖用科學方法研究地球年齡的是英國物理學家哈雷,他通過河水對海水鹽度的補給量推測海洋的年齡,并認為等同于地球的年齡。英國科學家開爾文勛爵假設地球起源于一個炙熱的熔融球體,要冷卻到現在的溫度,需要2000萬至4000萬年。這些早期有益的探索雖然粗略,卻至少告訴了人們要跳出圣經的桎梏:地球的年齡遠遠超過幾千年。


對地球年齡精確的測量歸功于20世紀物理學的進展。


有一類特殊的隕石含有太陽系星云物質凝聚時最早形成的固體顆粒,因此對于人們研究太陽系和地球的年齡非常重要。近些年,有人用鈾鉛同位素法給這類固體顆粒測量年齡,結果表明,這些隕石的年齡是45.68億年。


美麗的地球


一般認為月球是由原始地球和原始行星碰撞而產生的,因此有人想到,測定月球的年齡也就可以推測地球的年齡。“阿波羅計劃”從月球采回了一些巖石,經過測定,其中最古老的月球巖石樣品和隕石的年齡是一致的。由此推斷,地球的形成年齡應該比45.7億年略小一點。

地球上保存的最古老礦物有44億年歷史,海洋和大陸可能在42億年前已經出現,保存的最古老的巖石大約產生于40億年前,中國的華南和華北是在2.3億年前拼合在一起的。如果把地球的歷史看成24小時,那么動物在最后6小時出現,陸生動物在倒數2.5小時出現,爬行動物可能才出現了半個小時,至于人類的祖先,出現才僅僅一分鐘左右。


作者:原理君

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