地球很精彩 奥秘仍难解讲解.docx
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地球很精彩奥秘仍难解讲解
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月22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6亿年期间。
最大的阻碍是，在这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？
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后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倍到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20亿年间。
在这以后，相对而言清楚多了：
地球形成后前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化碳很快从占大气层98％的比例减少到不足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％）。
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43亿年至44亿年期间。
问题在于，锆石的生成需要沉积物，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月22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。
1969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25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。
1970年4月22日，美国首次举行了声势浩大的“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。
1990年4月22日，全世界140多个国家、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月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20世纪90年代起，每年4月22日都举办世界地球日活动，并根据当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50年来从太空角度观测地球最令人惊叹的图片。
2002年，从太空拍摄美丽的巴哈马群岛
2006年美国宇局杰夫-威廉姆斯（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
2005年，从国际空间站拍摄埃及纳塞尔湖，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
2005年，GOES-12气候卫星拍摄到的最强程度的“卡特里娜”飓风
2001年，亚洲尘暴弥漫在太平洋海面上
1996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
1972年，从“阿波罗17”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
2008年12月（左图）和2009年初（右图），美国宇航局Terra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月28日消息，据美国《生活科学》网报道，在4月22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.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。
2007年，世界人口突破60亿大关，成为人类历史上城市人口数量第一次超过农村的年份。
60亿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.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。
2008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4.5万种，四分之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DDT（滴滴涕，杀虫剂的一种）禁令的颁布和实施。
2008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.温室气体排放
美国环保署上周宣布，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”——捕获二氧化碳并深埋于地下，发展无排放的可替代能源——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.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——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.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——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3200万英亩（约合129497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10年来的再造林。
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，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。
2007年的一项研究发现，截止到2050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.海洋死亡区域扩DD
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.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。
1985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周围逗留相当长时间，臭氧洞的完全恢复还需要数十年之久。
迄今为止，南极上空的臭氧洞面积尚未出现较大变化，基本上与原来持平，随每年风循环的变化上下浮动。
臭氧洞的恢复需要时间，如果各国不采取行动禁止破坏臭氧的物质排放，臭氧层的形势可能进一步恶化。
9.南极冰架崩裂
与北极一样，南极也遭受冰层融化的厄运。
4月，连接威尔金斯冰架与南极大陆的一座冰桥据信发生断裂。
威尔金斯冰架是南极大陆9个冰架中的一个。
最近几十年，这些冰架惨遭消退或崩裂命运，其中最具戏剧性的当属拉森A冰架和LarsenB冰架，分别于1995年和2002突然崩裂。
绝大多数戏剧性融化发生在南极半岛——这个最南端大陆唯一一个处在北极圈以外的区域。
相比之下，这个冰冻大陆的内陆地区却一直保持冷却状态。
2009年的新研究显示，广阔的南极大冰原也同样经历着升温，但这种趋势一直被臭氧洞的冷却作用所掩盖。
目前，《南极条约》缔约国已同意对旅游业进行限制，以保护南极大陆脆弱的生态系统。
10.北极冰层融化
在最近几年夏季戏剧性的融化之后，北极冰层的厚度已经无法和过去相提并论，对于北极海冰的未来存在状态，一些科学家越发感到担忧。
据最近的一项研究估计，在短短30年内，北极水域便可能迎来一个无冰的夏季，这一估计大大低于以前的预测。
类似这样灾难性的冰层融化将进一步恶化全球变暖趋势，同时进一步危及人类、独角鲸、北极熊等北极居民的生存状态。
2008年5月，北极熊被正式列为濒危物种。
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