地球很精彩奥秘仍难解概要

1、地球很精彩 奥秘仍难解 人类对承载着自己并赖以为生的地球似乎熟悉而又十分陌生 4 4 月 2222 日是世界地球日，而直到今天，地球的大部分秘密还远远没有揭开，人类对承载着自己并赖 以为生的地球似乎熟悉而又十分陌生。为了加深人们对地球的认识，推进对地球科学的研究， 2008 2008 年曾被 联合国命名为地球年。 今天，科学家们可以清楚地描绘出太阳系诞生最初几千万年时地球的情景：地球表面布满岩浆，地 球时时遭到陨星的轰炸，地球浓密的大气层没有一丝氧气，地球大约此后数次陷于这种地狱般的状况。然 而，地球随后发生的变化，以及地球青年期的情况至今仍然是个谜：地球最初如何形成？地球后来怎么变 成能接待

2、牛羊和雏菊的星球？滋养动物和花朵的水分又从何而来？这些正是科学实验室沸腾的课题。由于 技术越来越精确，科学家已尽可能地让火山、格陵兰岛甚至从彗星尾巴采集来的样品说话。但是，尽管发 现的速度越来越快，一些最基本的问题仍然无法解答。 地球成因不明 科学家全力攻克的第一个谜题： 45 45 亿年前地球诞生的情景。 目前的论点是：太阳最初诞生的年代，漂浮在气团中的宇宙尘埃组合成了陨星或者球粒陨石，然后 这些球粒陨石经过无数次相撞，最终聚集而成了地球。天文学上把这种现象叫“吸积”。但上述论点并不 能解释全部秘密。科学家对每年掉落在地球上的十几吨球粒陨石的构成进行分析后发现，在这些球粒陨石 内部，有一些硅

3、酸盐组成的球形物。这可能预示着在吸积进程中，陨石内部本身已包含着大约只有几公里 的微型行星。因此，地球可能不仅仅是太阳周围的宇宙尘埃形成的。 吸积进程所需的时间 直到目前， 科学家一般认为， 吸积进程大约持续 1 1 亿年。 法国岩相学与地球化学中心科学家肖西东 却认为， 也许应该只需要仅仅 3000 3000 万年。 肖西东说，通过对火星以及系外行星的观察，我们现在知道一颗星球的形成比人们所认为的要快得 多。不过，对这一假设目前还有很多争议。 地球早期的状况 假如地球的形成仍然有许多待解的问题，青年期地球的状况就更是一个谜。这一阶段指的是地球最 初形成的 6 6 亿年期间。最大的阻碍是，在这

4、一阶段快要结束时期，地球遭到了无数陨石的狂轰滥炸，在今 天的月球上还能看到这种痕迹。这一被科学家形容为“迟到的袭击”，完全擦掉了地球最初形成的所有痕 迹。 那么，此前地球究竟发生了什么变化？ 有一种观点认为，从形成到遭遇轰炸，地球一直处于并合阶段。但另一种观点认为，在这一阶段， 地球已经有了现在的形状，地核被地幔包围，其表面可能已存在一些大陆和海洋，生命可能已经出现。一 直到发生“迟到的袭击”，地球的进化被毁灭，地球退步到并合阶段。一切都得重新开始。 地球的结构是如何形成的 地球在遭遇无数小行星轰炸，有时甚至遭遇如同火星一样大的星球撞击后，总共有多少次一次又一 次地重新形成地核，地幔和地壳？

5、巴黎地球物理研究所所长比尔克认为，地壳激变造成的后果使地球处于并合状态。地球完全被温度 高达数千摄氏度，厚达数百公里的岩浆覆盖，各种化学元素根据自己的属性游离，比如，铁这一沉重而又 无法同硅酸盐兼容的金属就会流动到地球的心脏地区，组成地核。然后，当无数小行星结束轰炸，地表重 新冷却后，绝大部分热能又转化到太空，地壳开始在地表变得坚固起来。从理论上讲，海洋和生命可在此 时出现，一直到新一轮的狂轰滥炸使地球再度陷入并合状态。问题在于，每一次的轰炸和撞击都基本擦掉 了上一次的痕迹。但比尔克表示，不能说所有的痕迹都被擦掉。他和他的科研小组通过对格陵兰岛一些岩 石中发现的钕元素的分析，证明地球在最初形成

6、后 6 6 亿年间已经形成了地幔。 地球大气层何时形成 有一点是肯定的，今天地球的大气层同最初的大气层完全不同。 科学家们认为当时地球的大气层类似于今天的金星，主要成分有二氧化碳、氮、氢以及水蒸气和甲 烷。当时的大气压强比现在高出 20 20 倍到 480 480 倍。这一方面同地幔释放出的大量气体有关， 这一时期应在地 球形成后 1.5 1.5 亿年左右；另一方面同当时每天袭击地球的天体释放自身的气体有关。但要描述地球大气层 的历史并不容易，主要障碍在于，在地球形成之初，并无足够的温度和引力以抓住大气层中所有的气体成 分，其中比较轻的逐渐地流失到太空中。 巴黎地球物理研究所专家莫雷拉说，正如

7、大气层曾经被小行星轰炸、被太阳风扫荡过，许多东西都 不复存在了。巴黎地球物理研究所因此着力研究一些诸如氙、氦、氩、氖这一类自地球诞生之初就存在的 稀有气体的演化进程。莫雷拉说，氩非常重，很难流失到太空，因此 45 45 亿年来在地球大气层聚集了许多。 研究清楚它的演化就能掌握地幔脱气的时间， 就能更多地了解地球形成后前 20 20 亿年大气层的情形。 而许多 有关地球的重大问题都集中在这 20 20 亿年间。在这以后，相对而言清楚多了：地球形成后前 23 23 亿年氧气大 规模出现，借助于最初的光合作用，这一现象促成生命异乎寻常地快速发展。被植物吸收同时被硅酸盐捕 捉，大气层中起主导作用的二氧

8、化碳很快从占大气层 9898的比例减少到不足 1 1，大气层就有了我们今天 的面目 （ 今天我们的大气层中的二氧化碳只占 0.03 0.03 ） 。 地球上的水来自何方 尽管这仍然是一个难解的谜，科学家们正试图解开。巴黎地球物理研究所研究人员亚沃解释水大约 有两个来源： 一方面，水从地球形成之初就存在，然后在原始地幔脱气后释出。另一部分水则来源于宇宙，它们 通过陨星，尤其是水含量丰富的彗星在地球形成初期以密集撞击地球的方式被“进口”到地球。 为了证实两种起源所占的份量，专家们试图追寻氘的踪迹，这种元素似乎在彗星中含量非常丰富， 而在地幔中的含量则非常稀少。亚沃说，当然有关水起源的争论仍然没有定

9、论，但资料显示，地球一半的 水可能来源于彗星。 剩下的一个问题是，大洋又是如何形成和产生的呢？来自天上吗？ 是的，来自天上。因为当地球处于并合状态，水以蒸汽形式躲藏在大气层里。当气温下降，水蒸气 凝结，水变成液态，于是地球进入持续大洪水时期。专家们从格陵兰岛找到的沉积物确定这些大洋出现在 距今 39 39 亿年的时侯， 但可能还有更原始的大洋存在， 它们可能在地球遭遇陨星轰炸后完全化为蒸汽进入大 气层。于是一切又得重新开始。不过，最近在澳大利亚的新发现又引起混乱：这就是与硅酸盐属同一类型 的锆石。它们生成的年代确定为距今 43 43 亿年至 44 44 亿年期间。问题在于，锆石的生成需要沉积物

10、，也就是 需要液态水，难道说在这么早的时期，也就是地球刚刚形成后不久就已经产生了大洋？这又是一个有关地 球的悬而未决的问题。 背景资料： 世界地球日 4 4 月 2222 日是世界地球日。中国今年确定的主题是“珍惜地球资源，转变发展方式，倡导低碳生活”。 世界地球日活动起源于美国。 19691969 年，美国民主党参议员盖洛德尼尔森提议，在全国各大学校园 内举办环保问题讲演会。 当时 2525 岁的哈佛大学法学院学生丹尼斯 海斯很快就将尼尔森的提议变成了一个 在全美各地展开大规模社区性活动的具体构想，并得到很多青年学生的普遍支持。 19701970 年 4 4 月 2222 日，美 国首次举行

11、了声势浩大的“地球日”活动。这是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动。 作为人类现代环保运动的开端， “地球日”活动推动了多个国家环境法规的建立。 19901990 年 4 4 月 2222 日， 全世界 140140 多个国家、 2 2亿多人同时在各地举行多种多样的环境保护宣传活动。这项活动得到了联合国的 首肯。其后，每年的 4 4 月 22 22 日被确定为“世界地球日”。 举办“世界地球日”活动的宗旨是唤起人类爱护地球、保护家园的意识，促进资源开发与环境保护 的协调发展。 中国从 2020 世纪 9090 年代起， 每年 4 4 月 2222 日都举办世界地球日活动， 并根据当

12、年的情况确定活 动主题。今年的“低碳生活”主题旨在借助地球日活动平台，提高公众对国土资源国情的认识，普及有关 科学技术知识，引导全社会积极参与节约利用资源、减少碳排放、促进经济发展方式转变的实践。（ 美国宇航局为了纪念庆祝地球日，特意发布了具有代表性的一组地球图片。这些照片是过去 5050 年来 从太空角度观测地球最令人惊叹的图片。 20022002 年，从太空拍摄美丽的巴哈马群岛 20062006 年美国宇局杰夫- -威廉姆斯(JeffWilliams)(JeffWilliams) 在国际空间站拍摄到阿拉斯加州克利夫兰火山喷发 的太空情景 20052005 年，从国际空间站拍摄埃及纳塞尔湖，

13、从图片上看，纳塞尔湖分支如同珊瑚枝 在晴朗无云的天气下，从太空拍摄到的珠穆朗玛峰 雄伟蜿蜒的中国万里长城 20052005 年，GOESGOES- -1212 气候卫星拍摄到的最强程度的“卡特里娜”飓风 20012001 年，亚洲尘暴弥漫在太平洋海面上 19961996 年，美国宇航局“奋进”号航天飞机在太阳和地球的背景下相映成辉 海星人造卫星拍摄的地球海洋，海洋深蓝色部分表明海洋中缺少营养物质，绿色和红色部分显示富 含营养的海洋区域 19721972 年，从“阿波罗 1717”号宇宙飞船上探测到的南极冰冠，这可能是第一张南极太空图片 20082008 年 1212 月（左图）和 200920

14、09 年初（右图），美国宇航局 TerraTerra 人造卫星拍摄南极洲海冰形式的对比图 地球体检报告：十大征兆堪忧 北京时间 4 4 月 2828 日消息，据美国生活科学网报道，在 4 4 月 2222 日世界地球日到来之际，美国生 活科学网将目光聚焦地球各大系统以及居民当前的状态。 形象地说，就是为这个生命家园进行一次“体检”， 以确定哪些事情处于良性轨道，哪些地区需要得到改善和提高。 从南北两极到浩瀚的海洋，再从我们呼吸的空气到保护我们免于灼伤的大气层，我们正越来越多地 了解人类活动对地球以及自身产生的影响。 1.1. 人口增长 人类活动是导致地球系统变化的重要因素，除了影响地球外，人类

15、活动也对自身产生不利影响，这 主要体现在健康状况以及不得不适应环境变化上。随着地球人口的继续增长，我们产生并承受的影响将进 一步被放大。20072007 年，世界人口突破 6060亿大关，成为人类历史上城市人口数量第一次超过农村的年份 6060 亿人不得不为有限的资源展开竞争，其中包括水、食物以及燃料。一些科学家表示，我们已经达到地球 所能承受的极限，为了人类以及地球的健康发展，我们必须控制人口增长。 2.2. 动物深陷险地 由于栖息地改变并受到威胁，很多动物面临着巨大的生存压力。 20082008 年世界自然保护联盟公布的濒 危物种红色名录列出的濒危物种数量达到近 4.54.5 万种，四分之

16、一的哺乳动物面临灭绝危险。在非洲和 亚洲，老虎、大象以及一些灵长类动物正成为栖息地变化和偷猎的牺牲品。随着可怕的真菌扩张，全球蛙 类数量也已大幅减少。在海洋，鲨鱼、鲸鱼、海豚以及其它一些鱼类动物正逼近危险边缘。 虽然坏消息不断，但好消息还是有的。很多鸟类动物数量正在恢复当中，这要归功于 DDTDDT 滴滴涕, 杀虫剂的一种）禁令的颁布和实施。20082008 年，北极熊被列入濒危物种名录。新研究发现，在地球的另 一端，由于气候变化、过度捕捞以及污染，企鹅也同样深陷险地。值得一提的是，美国布什政府执意修改 濒危物种法案，此举遭到部分环保人士的猛烈抨击。 3.3. 温室气体排放 美国环保署上周宣布

17、，依照清洁空气法案将二氧化碳以及其它温室气体列为污染物质，这一举 措为更好地控制温室气体排放铺平了道路。一些国家和企业已承诺减少温室气体排放，但他们设定的很多 目标并没有实现。中国、印度等国家的快速发展让全球大气中二氧化碳及其它温室气体的增长速度超过往 年。 在所有国家中，中国的温室气体排放量位列第一，但如果按照人均排放量计算，美国仍是全球第一 大“污染源”。虽然针对“碳排放上限和交易制度”一一 捕获二氧化碳并深埋于地下，发展无排放的可替 代能源一一的提议很多，但是否接纳这些建议并付诸实施的决定权却在政府及其它机构手上。 4.4.水资源 水是人类和动植物赖以生存的宝贵资源，虽然地球表面三分之二

18、被水覆盖，但可怕的污染却让很多 水资源变质，致使人类无法饮用，动物无法在里面生存。此外，全球气候变暖也同样改变了饮用水和农业 用水的可利用量一一已经处于干旱的地区将变得更加干旱，海平面上升促使咸水流入淡水层。一些科学家 表示，气候变化正在压缩美国的水供应量，政策顾问需要制定更为理想的管理措施。由于大面积种植用于 生产生物燃料的农作物，一些地区的供水状况会因此趋于紧张。 5.5.森林砍伐 由于大量砍伐以及其它因素，雨林的命运令人堪忧。森林一一尤其是雨林对保持生物多样性至关重 要。除此之外，它们还能吸收二氧化碳并释放氧气。 据统计，全世界每年大约砍伐 32003200 万英亩（约合 1294971

19、29497 平方公里）森林。在巴西亚马逊河流域，森林被大面积砍伐，为种植农作物和饲养牲畜腾出空间，更为严重 的是，森林砍伐速度似乎有加快趋势。 在保护森林方面，巴西政府虽然取得很大进展，但问题仍旧存在。除巴西外，亚洲和非洲的森林砍 伐速度也呈加快趋势。全球气候变暖导致的干旱让某些地区的形势趋于恶化。相比之下，美国和欧洲的森 林则显得幸运的多，这要归功于过去 1010 年来的再造林。 6.6.珊瑚陷入危机 有“海洋雨林”之称的珊瑚礁是至关重要的海洋生物栖息地。最近几十年，从加勒比海到大堡礁的 珊瑚礁一直惨遭过度捕捞、污染、疾病、水温升高以及海洋酸化迫害。海水酸性提高是由吸收大气中的二 氧化然所致

20、，随着酸性海水上升，珊瑚虫和其它动物用于构建骨骼的矿物质惨遭溶解。 20072007 年的一项研究 发现，截止到 20502050 年，单是海水酸性提高便会让当前绝大多数珊瑚栖息地由于酸性过高抑制珊瑚礁成长。 7.7.海洋死亡区域扩 DDDD 所谓的海洋“死亡区域”是指溶氧量陷入枯竭的地区，很多鱼类、甲壳类动物以及其它物种无法在 这里生存下去，例如墨西哥湾。近些年来，海洋“死区”越来越受到人们的关注和重视。 据悉，这些令动物窒息的区域是由大量肥料经河流进入海洋导致藻类疯狂繁殖形成的，藻类消耗了 所有的氧。控制肥料流入能够迅速改善这种状况，但据研究显示，扩大用于生产生物燃料的农作物种植面 积将会让更多肥料顺流而下，海洋吸收的二氧化碳可以单凭一己之力扩大死亡区域面积。 8.8. 臭氧洞恢复 臭氧层能够通过吸收有害的紫外线保护地球居民。 19851985 年，科学家在臭氧层中发现了破洞。时至今 日，在禁止或减少吞噬平流层臭氧的化学物质排放方面所作的努力已取得成效，臭氧洞正逐渐恢复。但由 于污染物质要在