地球的力量

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  四种伟大的能量——火山、大气层、冰川和海洋联合起来塑造了我们这个伟大的星球(图1)。不可思议地将我们的地球变成一个独一无二的星球,并为生命创造了完美的生存条件。这些力量塑造了这个星球,并一直在保护着它,然而有的时候也会给它带来灾难。地球从光秃秃的岩石变成我们今天熟悉的世界,一共花费了45亿年,那是充满了灾难和重生的不可思议的旅程。这个稀少又壮丽的星球一直面临着巨大的挑战,包括来自我们人类的。在各种力量的作用下,地球会幸存下去吗?
  
  


  


  


  (1)图组:火山(左上一)、冰川(上中)、海洋(右上一)、大气层(下)
  
   撞 击
  
  自从人类可以靠近天穹,我们就一直在太空里寻找像自己一样的智慧生物。无线电望远镜就是这种探索的一部分,这些望远镜可以看到太空深处。可到目前为止我们什么都没有发现。也许我们寻找得还不够久,也许是找错了地方。但是还有一种可能,那就是其它星球上根本就不存在生物。
  要相信我们是唯一的生命很难。毕竟在我们的银河系就有几十亿个星球,而宇宙中还有几十亿个银河系(图2)。你会觉得太空里也许还有其它的地球,就像我们的一样,能够支撑我们这样的生命,只是还没有找到。但是现在有种新的理论:像我们这样的星球可能很稀少。这就是稀有地球理论。这种理论认为,像细菌一样的简单生命在宇宙中可能随处可见。但是复杂生命,像植物和动物,如果要进化,则需要一系列特定事件发生。
  
  


  (2)迷人的银河星系
  
  地球到底有多么不同寻常?让我们回到地球历史上最重要的一天。正是在这一天,一个偶然事件的发生,让地球变得如此特别。刚刚形成几百万年的地球,据分析,那时候还有个孪生星球叫西亚。这两个星球诞生在类似的轨道位置,结果它们之间发生了一次灾难性的撞击。地球留了下来,西亚被毁灭了,留下了一圈残骸绕着地球旋转,这是创造复杂生命存活条件重要的第一步。在这次撞击中,地球不仅仅幸存下来,它还吸收了其孪生星球的一部分,成为更大的星球。这样做的一个结果是增加了地球的引力。没有这个,地球的大气层可能会渐渐泄漏到太空中。
  几十亿年之前,火星的大气层和地球的类似,它也有云、雨以及河流,但是火星比地球小。弱引力逐渐造成大气层泄漏,今天,它已经成了死亡之星。
  地球因为吸收了其孪生星球的一部分,引力足够大,可以抓住自己的大气层。而就是这个独一无二的大气层帮助地球如此特别:它让地球保持温暖;它还改变气候,并给我们提供呼吸所需要的氧气。大气层还给了我们另一种对于地球上的生命很重要的东西:那就是对地球的保护。
  
   陨 石
  
  在美国亚利桑那州,有一个地方会告诉你,为什么我们的地球需要大气层的保护。这是个巨大的陨石坑,5万年前陨石与地球地壳相撞形成的(图3)。这个坑的直径超过1公里,差不多有200米深。这里受到的冲击力难以想象。经常被这样的陨星攻击会是毁灭性的。这个地方让你明白小行星的破坏力有多大。
  
  


  


  (3)图组:(左)从高空拍摄的陨石坑(右)巨大的陨石坑给人以联想
  
  但是这个巨大的坑之所以意义深刻,不是因为它的大,而是因为它非常少见。我们也许想象不到,太空其实是个很危险的地方,就像是射击场,几百万个物体以每小时几千公里的速度朝着地球呼啸而来。多么的危险!照理说地球会经常被撞击到,地球上确实还有陨石坑,但是并不多,而且它们相距很远。有些时候需要最新的绘图技术才能揭示一个陨石坑的存在。但即使是用最精密的设备,在整个地球上找到的陨石坑也不超过200个,部分原因是因为腐蚀现象不断抹去了过去冲击的证据,而更重要的是因为大气层发挥了保护作用。
  为了理解大气是如何保护我们不受流星侵害的,我们需要寻找一个成功掉到地球上来的陨石。但陨石很稀少,需要费很大的劲去寻找。澳大利亚西部的纳拉伯平原很广阔,是寻找陨石的理想场所。几百万年来这里没有发生过改变,这样小陨石可以不受打扰地聚集。这里没有什么植物,深色的小陨石一眼就看得到。
  终于,发现了一块小陨石。它很重,也比一般的石头颜色深,它的表面很光滑。
  这块陨石非常小,这是它原来的模样吗?
  这块陨石在大气层外面的时候可能有洗衣机甚至小汽车那么大,当它高速进入大气层后,表面就被融化并剥离,新的表层露出来;然后再融化并再次剥离,最后只剩下这么大。
  如果不是大气层在一直保护着这个星球不受外来物体的撞击,地球上的生命早就被撞得灰飞烟灭了。从这个陨石我们就能看出大气层是如何有效地保护着我们的。而那些一闪而过的流星雨,就是大气层保护我们的现场展示。
  
   磁 场
  
  地球早期和自己孪生星球的撞击在其它方面也造成了很重要的影响。初始,地核变大。因为它是由铁组成的,巨大的金属地核就产生了巨大的磁场。地球磁场可以将来自太阳的危险——太阳风扭曲(图4)。巨大的融化内核对地球生命还起到其它作用:它是调节地球温度的一种方式,是一个很了不起的系统。岩石被炽热的地核加热而融化,上升到地球表面并向两边蔓延,地壳渐渐地被分离开。这种运动导致了板块漂移,从而导致地球表面永不停歇地变化。这对于生命很关键。地核不仅仅塑造了地球表面板块运动,它所造成巨大的火山喷发,向大气层释放出二氧化碳。如今,我们觉得二氧化碳是导致全球变暖的危险的温室气体,但是在地球漫长的历史长河中,二氧化碳发挥着重要作用,它让我们的星球维持一个适宜的温度,适合复杂生命存活。
  
  


  (4)天文学家发现太阳风的源头
  
  地球和它的孪生星球的碰撞最后还留给我们一个特别的礼物:爆炸后的残骸围绕着地球旋转,开始彼此结合,形成了一个新的星球。这就是月球(图5)。它是地平线上一道美丽的风景。虽然它实际只是一个没有大气、水和生命的星球,但是没有它,就不会有我们的存在。月球形成的方式让它离我们很近,所以它对地球的进化产生了不同寻常的作用。月球绕着地球旋转,它的引力让海洋形成潮汐。发生潮汐的地点不断变化,又为地球早期生物提供了进化试验场地。但是潮汐并不是月球给予地球生命的最大贡献。更重要的是,多亏了月球,地球才有稳定的气候和变换的四季。月球的万有引力防止了地球在太空中摇晃,那样会导致极大的气候问题。没有月球,地球温度会经常在超高温和超低温之间转换。这样疯狂的气候变化会使得地球无法居住。但是月球有一个奇怪的行为:科学家的研究发现,月球正在以每年约4厘米的速度远离我们。这意味着我们必须要懂得珍惜它。月球不会永远和我们在一起,最后它会漂流到太空,地球也就会失去现在的稳定气候。但是现在没有必要恐慌,这个过程将花费十几亿年。
  
  


  (5)没有生命的月球
  
   幸 运
  
  地球和它的孪生星球撞击也许是地球历史上最关键的时刻,它使得地球留住了保护自己的大气层;它给了地球一个磁场来抵抗危险的太阳风;还留下了一个月球来确保气候的稳定。如果没有这次撞击,地球永远不会成为复杂生命的家园。
  我们看到,地球命运的一次意外带给我们多么不寻常的结果!但是还有一个因素也很重要:它的位置。只要思考一下地球在太阳系中的位置,你才会真的意识到我们有多么幸运。如果地球离太阳太远,像火星(图6),那就会太冷,不适宜生命生长。地球很幸运地占据了太阳系中唯一的好位置:这里的温度适合水的存在,而水又是生命存在的最关键因素。如果离太阳太近,像金星,那就太热了,水份都会被蒸发掉,生命无法存活。太阳系中可以支持复杂生命生长的绿色区域中,地球是唯一的星球。重要的还不只是地球和太阳的位置。我们很幸运,还在于地球围绕着正确的恒星——太阳在旋转。
  
  


  (6)寒冷的火星
  
  太阳的表面每1秒钟就有400万吨物质被转换成能量,它已经这样燃烧了50亿年了。正因为这样长的时间,才让太阳对于我们是最适合的。有些恒星或许更大,但那是有代价的。恒星越大燃烧得越快,会很快燃尽消亡。复杂生命在地球上进化需要几十亿年,太阳的长寿命才使得复杂生命的产生成为可能。
  地球上的生命还有最后一个幸运处:木星(图7)。在太阳系其它星球中,木星是目前对于地球来说最重要的,原因就是它巨大的体积。木星比地球大300多倍,具有巨大的万有引力,它会吸引危险的飞行星体,否则那些危险物就会飞向地球。科学家在1994年7月甚至亲眼见到,一颗慧星被木星巨大的引力捕捉到而撞到木星上,碎成了许多片。有些爆炸物甚至和地球一样大。木星真是地球的保护神。没有木星,地球可能会每隔一万年就受到一次这样的冲击。在这样的爆炸下,很难想象复杂生命可以延续。
  
  


  (7)地球的保护神
  ——木星
  
  在巨大的宇宙中,为什么我们的星球如此稀有?任何星球要产生复杂生命,都需要液态水,而且让太阳不能很快蒸发它;它还要有个巨大的邻居保护它不受陨石侵袭。地球拥有一切必须的条件。
  
   灾 难
  
  虽然地球处在太空中最恰当的位置。不幸的是,地球上同样也会有灾难。这对人类来说,是一个巨大的挑战。
  在墨西哥的一个森林里,不管你走到哪里都能发现一种坑,它们被称作沼穴,有几千个。大部分都还没有被探索。
  这些洞穴很神奇,它更是证明地球历史上一次巨大灾难的证据。
  为了了解这儿到底发生过什么,需要潜到洞穴底下去,这样做无疑是非常危险的。进入沼穴深处就像进入一个新的世界。潜水到这种洞里的人比登上月球的人还少。经过多次的探索,人们发现沼穴其实是由一片巨大的隧道和山洞组成的,沼穴遍布几百公里。绘成图后,会发现它们在森林之间形成了一个明显的半圆形。科学仪器显示下面岩石的结构被扭曲了,让人看到了一个巨大陨石撞击形成的坑的边缘。这些不可思议的沼坑背后是个更令人震惊的故事:6500万年前,这里发生了地球历史上最具毁灭性的撞击,一个被称作“希克苏鲁伯”的陨星坠落到了这里(图8)。陨星直径15公里,它的爆炸力相当于100万亿吨炸药爆炸,足够导致整个地球的毁灭。更有人认为正是这次撞击导致了恐龙的灭绝。
  
  


  (8)科学家用这张图描绘了“希克苏鲁伯”留下的痕迹
  
  这次爆炸导致巨量的岩石蒸发进入了外太空,地壳上产生了30公里深的陨石坑。几百万年后,在这些脆弱的岩石边缘形成了这些沼穴。这次爆炸本来已经很可怕了。后来发生的事情更是让这次爆炸变成一个全球性的灾难。
  爆炸后飞起的岩石又落回了地球,融化的岩石将大气的温度升高了几百度。地球被火海淹没,大气层里充满了烟尘和残渣,恐龙和大部分物种都灭绝了。
  幸运的是,地下还有幸存者。又过了几百万年,地球最终回到了正常状态。恐龙不见了,希克苏鲁伯陨星撞击对于当时存在的生物来说是个灾难,但却激起了复杂生命的进化,为新物种:哺乳动物包括人类的产生扫清了道路。从这个角度看,这不是什么坏事。对人类来说实际上是因祸得福。
  只是,这次陨星撞击并不是唯一一次促进了进化的灾难,这样的事件在之前也发生过。在意大利多洛迈茨山脉,我们可以看到恐龙是如何从前一次灾难中因祸得福的。一层黑色的岩石标志着90%的生命都消失在这个时代,这次灾难被认为是由于地球洋流系统失衡造成的。在此之后,恐龙接管了地球。
  在澳大利亚我们也看到了一次早期的灾难,一次巨大的冰山运动结束了叠层石时代,让许多细菌死了,却为复杂生命的出现初步扫清了道路。
  地球被赋于了适宜的稳定,它偶尔也会有灾难。但如果灾难太频繁,生命也就没有机会产生。
  
   挑 战
  
  地球从贫瘠的岩石变成我们今天看到的这个世界花费了45亿年,现在地球也许面临着最大的挑战,有一股新的力量在威胁着这个独一无二的星球。这股力量一直在聚集着,已形成了几千年。这就是我们人类。
  从太空中看地球,一到晚上,璀璨的灯光便显示出我们统治着地球。通过燃烧化石燃料,例如煤和天然气,我们改变了大气层的组成,结果造成地球温度越来越高。人类现在带给地球的岩石和土壤比任何自然过程加起来的还要多。实际上,我们对地球的影响非常巨大,科学家们宣布一个新的地质时代已经开始了,叫作人类世,也就是人类时代。问题是,我们自己是否清楚我们的行为对地球的威胁到底有多大?
  我们对森林了解越多,就越会发现它们对整个星球都起着至关重要的作用。森林是个很美妙的地方,你可以感受到大树如何成为紧密网络中的一部分,其它的动植物如何依靠它们。在整个地球上,树木对生命的存活都很重要。这是因为森林在消除空气中二氧化碳方面发挥着重要作用,随着树木的生长,它们会通过树叶从大气层中吸收大量的二氧化碳。最了不起的就是,二氧化碳在大气层中的浓度在提高,大树也会通过更快生长的方式来吸收更多的二氧化碳。它们就像是地球的肺(图9)。
  
  


  (9)请一同保护我们美丽的绿色家园
  
  实际上,自从人类开始向大气层中输送温室气体以来,世界各地的森林已经吸收了我们制造出的25%的二氧化碳,帮助缓解了全球变暖的现象,健康森林在调节地球气候方面发挥了重要的作用。但是,在人类的破坏下,这种自然美还能保持多久呢?
  现在,世界上的原始森林只剩下大约五分之一。
  当然,对森林的破坏并不是某一个国家面临的问题。在玻利维亚,热带雨林曾经有5万平方公里,仅仅20年,它已经变成了田地和城镇。每年世界上有大片的森林被破坏。我们的行为不但在增长大气层中的温室气体,同时还在降低地球处理这个问题的能力,而这只不过是人类如何破坏这个几百万年形成的系统的一个例子。
  人类的破坏引发了很多改变:温度上升,冰川和冰山在减小,结果使海平面升高威胁到很多城市。
  海洋里不断提高的二氧化碳量造成海水酸性化,最终,破坏了珊瑚礁以及它们支撑的食物链。
  在西伯利亚,永久冻结带开始融化,释放了更多的温室气体。
  人类文明对我们的地球确实产生了深刻的影响,几乎没有哪个地方没有人类的足迹。但是未来怎么办?人类对地球的挑战比我们想象的更大。
  在墨西哥的尤卡坦半岛,森林连绵数百公里,在森林中掩藏着的毁塌的乌斯马尔金字塔,是一千多年前玛雅人建造的一个遗失的文明(图10)。
  
  


  (10)电脑复原图中的乌斯马尔金字塔是那么壮观
  
  关于玛雅文明的消失有很多理论,有说是因为战争,有说是因为干旱,但有一件事是确定的:没有哪个文明会永远存在。玛雅文化1000多年的起起伏伏似乎不可思议,但是和地球的一生相比这不算什么。这个地区并不是一直都是森林,有时候它在海底,有时候被冰雪覆盖。
  6500万年前这里就是希克苏鲁伯坠落的地方,但它也没有留下太多的痕迹,地球和生命会复原,有时候甚至会从巨大的灾难中因祸得福。这种抵抗灾难的能力也让我们的地球显得很特别。
  我们的地球真的很坚强,它甚至可以应付我们对它所做的一切:我们破坏森林,但是森林在几千年内又会成长起来;
  我们可以燃烧掉地球的化石燃料,让大气层充满二氧化碳,即使是那样,地球也只需要100万年左右便可恢复大气层;
  甚至因为我们而灭绝的动物最终也会被代替,随着进化的不断进行,地球会创造出更加多样化的生物。
  但这些并不意味着我们强加给地球的变化不要紧,也不意味着地球会没事。如果继续任由人类破坏我们赖以生存的环境,我们最终将会给自己带来灾难。
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