回望来时路
——生命进化的足迹
每过一年,大家都要长大一岁。一年,对我们大家来说是个比较长的时间,可是这在地球的历史上,简直是微不足道的一瞬。地质学家发现:覆盖在原始地壳上的层层叠叠的岩层,是一部地球几十亿年演变发展留下的“石头大书”。翻开这部大书,层层叠叠,厚厚重重。
地球是怎么来的?生命是怎么产生的?地球的年龄是按照什么来划分的?让我们带着这些问题,一起走进这块浩瀚宇宙的宝石,透析它的结构和了解它的秘密吧。
47亿年前的宇宙奇迹
——地球诞生
在群星闪烁的夜晚,仰望天际,我们就可以感觉到宇宙的神秘。就连天文学家,对宇宙的了解也不多,因为我们现有的探测手段对于这个奥妙无穷的宇宙来说,仍然相当落后。浩瀚的宇宙远比我们想象的要奇特得多,它以无比强劲的磁力吸引着我们不断去探索和发现。
宇宙这么大,它里面到底有什么呢?要回答这个问题,得先说星系。星系实际上就是一个巨大的恒星组成的大家庭。现在,我们可以说宇宙里面有什么了,那就是超过1000亿个星系和无数星际物质。银河系就是一个星系,它集中了至少1000亿颗以上的恒星,太阳系又是银河系的一个成员。而地球是太阳系里的行星,却也是一颗最特殊的行星。现在就让我们一起走进这块闪闪发光的浩瀚宇宙宝石吧。
地球亦作“地毯”,是一个两极稍扁、赤道略鼓的球体。它是太阳系从内到外的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。它也经常被称作“世界”。英语的地球“Earth”一词来自于古英语及日耳曼语。地球已有44亿~46亿岁,有一颗天然卫星月球围绕着地球以29.53天的周期旋转,而地球以近24小时的周期自转并且以一年的周期绕太阳公转。
原始地球的形成
大约在47亿年前,宇宙中有许多小行星绕着太阳转,这些行星互相撞击,形成了原始的地球。最初的地球很小,但不断有宇宙中的尘埃及小的星体撞击,体积不断增大。而且撞击时能量聚集,温度不断上升,最终熔化为液体。不久以后,星体撞击的次数渐渐减少,地球开始由外往内慢慢冷却,产生了一层薄薄的硬壳一地壳。这就是今天的地表。但是,这时候地球内部还是呈现炽热的状态,里面的岩浆不断喷涌,形成大量的火山。
同时,岩浆喷涌带出大量气体,气体中带着大量的水蒸气,这些水蒸气就形成了一圈包围在地球外围的大气层。地球距离太阳的位置不会太近,致使水蒸气不被太阳蒸干,地球本身的大小又有足够的引力将大气层拉住,所以地球才会有得天独厚的大气环境。大气层形成之后就开始降雨,从而形成了原始的海洋。
地球的结构分析
地球,当然不需要飞行器即可被观测,然而我们直到20世纪才有了整个行星的地图。
地球结构为一同心状圈层构造,由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳。地球地核、地幔和地壳的分界面,主要依据地震波传播速度的急剧变化推测确定。地球各层的压力和密度随深度增加而增大,物质的放射性及地热增温率,均随深度增加而降低,近地心的温度几乎不变。地核与地幔之间以古登堡面相隔,地幔与地壳之间以莫霍面相隔。
地核又称铁镍核心,其物质组成以铁、镍为主,又分为内核和外核。内核的顶界面距地表约5100千米,约占地核直径的1/3,可能是固态的。外核的顶界面距地表2900千米,可能是液态的。地核之所以成为实心,因为地心引力在此创造出的压力是地球表面压力的300万倍。英国科学家通过精密电脑计算,发现地核的温度竞高达5500℃,几乎接近太阳的温度,亦比科学界之前估计的为高。地核内的铁流使物质产生巨大的磁场,可以保护地球免受外来射线的干扰。 地幔又可分为下地幔、上地幔。下地幔顶界面距地表1000千米,密度为4.7克/立方厘米,上地幔顶界面距地表33千米,密度3.4克/立方厘米,因为它主要由橄榄岩组成,故也称橄榄岩圈。地壳的厚度约33千米,上部由沉积岩、花岗岩类组成,叫硅铝层,在山区最厚达40千米,在平原厚仅10余千米,而在海洋区则显著变薄,大洋洋底缺失。
其他的类地行星可能也有相似的结构与物质组成,当然也有一些区别:月球至少有一个小内核;水星有一个超大内核(相当于它的直径);火星与月球的地幔要厚得多;月球与水星可能没有由不同化学元素构成的地壳;地球可能是唯一一颗有内核与外核的类地行星。
地壳变动与生物存亡
1620年英国人培根提出了西半球曾经与欧洲和非洲连接的可能性。1668年法国普拉赛认为在大洪水以前,美洲与地球的其他部分不是分开的。到19世纪末,奥地利地质学家修斯注意到南半球各大陆上的岩层非常一致,因而将它们拟合成一个单一大陆,称之为冈瓦纳古陆。1912年魏格纳正式提出了大陆漂移学说。
大陆漂移说认为,地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块,称之为泛大陆或联合古陆。中生代开始,泛大陆分裂并漂移,逐渐达到现在的位置。大陆漂移的动力机制与地球自转的两种分力有关;向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力。较轻硅铝质的大陆块漂浮在较重的黏性的硅镁层之上,由于潮汐力和离极力的作用,使泛大陆破裂并与硅镁层分离,而向西、向赤道作大规模水平漂移。P1-6