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
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
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