地球的力量

科学世界

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。