第2章 无限未知的地球探秘(1)

在英语中，地球为“Earth”。当人们不知道地球是个行星时，“Earth”这个词只是表示人们在它上面行走的大地。后来这个词不仅是表示我们脚下的大地，而且表示整个世界本身。

地球是人类目前所知的唯一有生命存在的星球。地球无私地馈赠给人们它所拥有的一切资源；在宇宙中，这颗蔚蓝色的星球也是一个传奇。它是如何形成的？地球上千姿百态的地理面貌的成因又是什么？地球的宿命究竟如何……尽管地球与人类朝夕相处，但是地球上未知的秘密仍然有待人们去探索。

地球形成的奥秘

作为太阳系中目前已知的唯一一个有生命存在的星球。地球是怎样形成的呢？多少个世纪以来，科学家们上下求索，力图圆满地回答这个问题。关于地球的起源，目前有以下几种学说：

彗星碰撞说

1749年，法国生物学家布封提出的“彗星碰撞说”，曾一度引起人们的注意。他认为，一颗彗星与太阳相撞，从而产生了许多碎片，碎片冷却以后形成了地球及其他几个行星。即地球是由于彗星碰撞太阳而形成的，这一学说打破了神学的禁锢，曾一度引起人们的注意。

微星学说

1900年，美国科学家托马斯·卓乌德·章伯伦和弗瑞斯特·雷·摩尔顿在研究中重新拾起布封的理论。他们认为，在很久以前，当另一颗星体经过太阳附近时，在引力的作用下，彼此间各有一部分脱离了它们的母体而形成了新的个体，这些新个体在引力作用下急剧地旋转，从而获得大量的角动量。这些个体分离后渐渐冷却下来，体积也随之减小，成为固体或是微星，微星在进一步碰撞时形成行星。来自两颗星体的物质聚集在一起，形成行星家族，这一假设称为“微星学说”。

然而，1920年，英国的天文学家阿瑟·斯坦莱·爱丁顿却指出，从太阳或其他恒星分离下来的物质都很热，它们在扩散到宇宙空间前，还未来得及冷却就会消散掉。即使在某种未知的过程下凝聚成了行星，运行的轨道也不会像现在太阳系中的轨道那样有规律。所以“微星说”并不合理。

俘获说

俘获说认为太阳从恒星际空间俘获物质，形成原始星云，后来星云凝聚成地球和其他行星。例如，1944年前苏联地球物理学家施米特提出：太阳俘获的旋转的气体——尘埃中的固体粒子，最终凝聚形成地球和太阳。

气体潮生说

这一学说由英国物理学家金斯在1930年提出。他认为，原始太阳是一个灼热的球状体，由非常稀薄的气体物质组成。后来，一颗质量比它大得多的星体从距离它不远的地方划过，在这个星体的引力的作用下，原始太阳出现了凸出部分，并逐渐被拉成烟状长条。这些从原始太阳中分离出来的长条状稀薄气流冷却凝固后分成了许多部分，每一部分都聚集成了一个行星。气流中间部分最宽，密度最大，于是形成了较大的木星和土星；气流两端稀薄些，于是形成了较小的行星，如地球、水星等。

各种说法都有一定的道理，但都缺乏确凿的证据，所以直到今天，地球究竟是怎样形成的仍是一个谜。

神秘现象关键词：彗星碰撞说微星学说气体潮生说

地球的年龄

今天的科学家通过对地球上岩层的性质和变化的研究，测算出地球的年龄已经有46亿年了。

生活在地球上的人类自古以来就十分关心地球的年龄问题，但是由于古代人们缺乏推算地球年龄的科学方法，地球的年龄始终是一个未解之谜。

古代玛雅人把公元前3114年8月13日奉为“创世日”，认为地球是从那一刻诞生的；希腊的神学家把地球的生日提前到公元前5508年；著名的科学家牛顿则根据《圣经》推算地球有6000多岁……

随着科学的进步，计算地球年龄的方法也在不断更新。

海盐和沉积岩测算法

17世纪到18世纪期间，有科学家试图通过研究海洋里的盐度来推算地球的年龄。他们假定海水最初是淡的，由于河水把盐冲入海洋才使海水变咸。知道了目前海水的含盐量和全世界的河流每年能把多少盐冲入海洋就可以算出海洋的年龄，并进一步推算出地球的年龄。但是，海水最初是不是淡的本身就是一个未解之谜，河流每年带入海洋的盐量也并不一样，此外地球的形成比海洋的出现早多少年也不得而知。因此这种方法解决不了问题。

还有一些科学家考虑用海洋沉积物来测算地球的年龄。据估计，每经过3000~10000年，可以形成1米厚的沉积岩。地球上的沉积岩最厚处约为100千米，由此推算，地球的年龄大约在3~10亿年之间。但这种方法也没有考虑到在沉积作用发生以前地球就已经形成了，因此也是不准确的。

开尔芬的热传导计算

1862年，英国物理学家开尔芬第一次从物理学的角度探讨了地球的年龄问题。他假定地球原是炽热的液体，后来冷却凝固下来，成为了现在的形态。开尔芬根据热传导计算，推导出地球的年龄约为2000~4000万年。

开尔芬的计算结果发表后，遭到了地质学家们的反对。因为地质研究表明，地壳运动并非一次，造山运动在地质史上甚至可能发生了15次以上。因此，用最后一次发生变化的岩石来测定整个地球的年龄是不正确的。

同位素地质测定法

20世纪初期，人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素，它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其它元素，这种现象被称做放射性衰变。在天然条件下，放射性元素衰变的速度不受外界物理化学条件的影响而始终保持稳定。

例如，1克铀经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氦。在铀的质量不断减少的情况下，经过约45亿年以后，大体就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性，我们选择含铀的岩石，测出其中铀和铅的含量，便可以比较准确地计算出岩石的年龄。用这种方法推算出地球上最古老的岩石大约为38亿年。当然这还不是地球的年龄，因为在地壳形成之前地球还经过一段表面处于熔融状态的时期，科学家们认为加上这段时期，地球的年龄应该是46亿年。

神秘现象关键词：海盐和沉积岩地壳运动放射性元素

地球的未来命运

与我们的命运息息相关的地球的命运走向如何？地球上的生命最终会如何消亡？当然这还是个未知答案。

美国宾夕法尼亚州大学的地理学家卡斯汀说，地球的未来取决于太阳，而太阳和其他星球一样也不是永远存在的。随着寿命的增加，太阳会逐渐变成一颗红巨星。太阳会变得更亮、更热，从而影响地表温度。当地球气温升高到华氏140度以上时，灾难出现。这时地球开始脱水。地球的大气层将含有10%~20%的水分，水蒸气进入同温层，在这里直接分解成氧气与氢气。

氢气脱逸到外层空间，地球的水分就这样逐渐流失。

天文学家对地球的这一命运很清楚，只是此前估计这一灾难距离今天仍有50亿年之遥，不过新的电脑技术使他们目前认识到地球大限到来的会比预想中早得多。以前人们最悲观的估计是12亿年，地球的海洋将会消失，地球也将变成一个巨大的无水的沙漠。

有的科学家指出，在每一个拥有水源的星球上存活的生命体，都会一遍又一遍地上演在水分完全消失后“灭绝”的历史，无可避免。随着地球上水量的不断减少，这种情形意味着最终这个星球上的生物将会成为历史。

不过，地球干涸的命运不会引起人们的“世界末日”般的恐慌，毕竟，12亿年对于人类来说实在太漫长了，漫长到令世人没有办法去想象。并且，以人类的智慧，在短短的数千年的时间就掌握了发达的科学技术。就算地球上不再适合人类居住，12亿年的时间，人类也足以在宇宙中找到其他的定居点。

英国《新科学家》杂志曾经有过一篇报道，专门探讨地球的命运。以前的研究称，大约在50亿年里，太阳会膨胀成一颗红巨星，将地球烤焦。但两项最新研究则声称，地球等不到被太阳烤焦的那一天，在被烤焦之前，地球会与水星或火星发生撞击，地球上的生命将因此毁灭。

这些研究指出，至少在4000万年内太阳系的行星将继续围绕太阳平稳运行。然而之后一切走向令人恐惧的混乱的可能性虽然非常小，但是不容忽视。尽管在人类历史的长河中，太阳系似乎一直像时钟一样有规律地运行。但是3个世纪前牛顿意识到，随着时间的推移，行星间的引力作用或许能将它们拽出正常轨道。然而，要预测将会发生什么是个极大的挑战，因为它涉及大量天体。

总之，地球的命运如何，要等待科学家们的进一步研究。

神秘现象关键词：世界末日生命体

揭秘地球的内部结构

地球内部具有同心球层的分层结构，各层的物质组成和物理性质都有变化。地球内部是不能直接观测的，所以有关地球内部的知识多是间接得来的。例如，根据天文学得知的地球质量和大地测量所得的地球形状和大小，可以计算出地球的平均密度为5.5克/立方厘米。但是，地表物质的密度小于2.7克/立方厘米；因此可以推知地球内部物质的密度要比5.5克/立方厘米大。根据陨石有石陨石和铁陨石之分，又由于地球有明显的内源磁场，因此可以推断地球内部有一个铁质的地核。主要根据地震波在地球内部传播所显示出来的各种迹象，证明地球内部可大致分为地壳、地幔和地核3个组成部分。

地壳

地球球层结构的最外层，大陆地壳的厚度一般为35~45千米，喜马拉雅山区的地壳厚度可达70~80千米。1909年A.莫霍洛维奇根据近震地震波走时确认地壳下界面的存在，在此界面以下地震纵波的速度由平均5.6千米/秒突然增至7.8千米/秒。这个分界面后人称之为莫霍界面。地壳主要由各种岩石组成，高低不平，平均深度为17千米，大陆部分比海洋部分厚，平均厚度为35千米，高山、高原地区甚至厚达60~70千米，海洋地壳平均厚度仅有6千米。

地幔

地幔是位于地壳和地核之间的中间层，平均厚度为2800余千米。1914年，美国地震学家B.古登堡根据地震波走时测定地核和地幔之间的分界面深度为2900千米。这个数值相当准确，与新近算得的数值只差15千米。地幔又分为上地幔（350千米深度以上）和下地幔。上地幔中存在一个地震波的低速层，低速层之上为相对坚硬的上地幔的顶部。通常把上地幔顶部与地壳合称岩石圈。全球的岩石圈板块组成了地球最外层的构造，地球表层的构造运动主要在岩石圈的范围内进行。

关于地壳均衡的研究认为，岩石圈下面有一个物质层，其强度较小，可以缓慢变形和在水平方向流动。1914年，J.巴勒尔称这个物质层为软流圈。软流圈概念和地震学中的地幔低速层概念似乎指的是同一个对象，很多人把它们等同起来。板块大地构造学说认为，岩石圈板块漂浮在软流圈之上，可以作大规模的水平向移动。

地核

地幔下面是地核，地核的平均半径约3480千米。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080千米，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140千米；内地核是一个半径为1250千米的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为13克/立方厘米。美国一些科学家用实验方法推算出地幔与地核交界处的温度为3500℃以上，外核与内核交界处温度为6300℃，核心温度约6600℃。

在20世纪90年代，在中欧的一个小城温迪施埃中巴赤，人们钻出了一个直径22厘米，深14千米的世界上最深的洞。这个地区地理情况十分特殊，这里的岩石有30千米厚，并向地表突出。历史上古老的欧洲板块和非洲板块在这里相互碰撞，彼此推挤和啮合。正是由于这些地理状况的存在，地质学家们打算用管状的、中空的特殊钻孔器旋出岩芯，把这些岩芯提取上来，但这次努力最后还是以失败告终。

地球内部究竟是什么？其中的奥秘仍然等待人们去揭开。

神秘现象关键词：地壳莫霍界面地幔软流圈地核

大地的怒吼——地震

2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川突发8级强震，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别。此次地震重创约50万平方千米的中国大地！

当地时间2010年1月12日16时53分（北京时间13日5时53分），加勒比岛国海地发生里氏7.0级地震，其首都太子港几乎被夷为平地。

21世纪的前10年，世界各地的地震频发，造成了不计其数的伤亡和财产损失。地震是一种经常发生的自然灾害。据统计，全球每年约发生500万次地震，约有15000人死于地震。

地震是地球上很常见的一个现象，但是地震的预测一直是科学史上的一个难题。

地震同地球的构造和地壳运动有关。在地壳的运动中，地下岩石在力的作用下，往往会发生形状的改变，甚至破裂，同时以地震波的形式将能量传到四面八方。当地震波传到地表时，地面就会振动起来，形成地震。

人们将地震共分为构造地震、火山地震、塌陷地震和诱发地震四种。

构造地震

它是指在构造运动作用下，当地应力达到并超过岩层的强度极限时，岩层就会突然产生变形，乃至破裂，将能量一下子释放出来，就引起大地震动，这类地震被称为构造地震，占地震总数90%以上。

火山地震

由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。

塌陷地震

由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少，即使有，也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。这类地震只占地震总数的3%左右。

诱发地震

它是由于人工爆破、矿山开采、军事施工及地下核试验等引起的地震。由于人类的生产活动触发某些断层活动，引起的地震称诱发地震，主要有水库地震、深井抽水和注水诱发的地震、核试验引发的地震，采矿活动、灌溉等也能诱发地震。

地震究竟是如何发生的呢？

古代的日本人认为，日本的国土在一条大鲶鱼的背上。当鲶鱼发怒时，就会甩动尾巴和鳍，于是造成了地震。与之相类似，我国古代也有类似的传说，不同的是，背负大地的是鳖，而不是鲶鱼。