书城科普探秘人类家园(地球的秘密)
5504900000003

第3章 地球档案——揭开地球独特构造的神秘面纱(2)

知识链接

·东非大裂谷· 有一些学者认为:炽热软流层物质的上涌是大陆分裂的基本动力。坚硬的岩石圈构成整个地球的外壳,岩石圈之下是由炽热熔融物组成的软流圈。如果软流圈上涌,就会使上面的岩石圈穹形隆起并拉伸开来;又由于温度升高,使大陆岩石圈的强度降低;最后,大陆会沿长长的断层发生破裂和陷落。比如宏伟的东非大裂谷就是一个典型。在东非大裂谷两侧,大陆岩石圈厚约100~150公里,而裂谷下的大陆岩石圈仅30~50公里,裂谷周缘的东非高原,有非洲屋脊之称。所有这些都是在炽热的上涌的软流圈作用下造成的。

地球的周期性灾难——恐龙灭绝是个“意外”

纵观地球的生命历史,先后发生过许多次导致生命毁灭的浩劫,每次灾难都会有70%~90%的物种灭绝。对那些大大小小的生物灭绝事件进行分析,科学家们瞧出了端倪:地球好像每隔6200万年左右就会出现一次生物数量的涨落起伏。

太阳系玩“跷跷板游戏”

科学家分析,地球上的巨变往往是天象的变化导致的,地球自身的力量不可能导致全球性的巨变。目前科学家认为,地球上的生命存亡,与太阳系玩“跷跷板”有关。

研究发现,地球物种的大规模灭绝时间与太阳系偏离银河系中心的周期性有着近乎完美的巧合。科学家迈勒特说“太阳系偏向银河系北方时,就对应着物种灭绝。”在这些周期中,地球都会受到高强度的宇宙射线袭击。当射线与地球大气摩擦时,会产生高能粒子介子,这些介子倾泻到地球物种身上产生了有害的辐射。“宇宙射线本身并没有多么危险,它们与地球大气摩擦产生的带电粒子却可以穿透大气层,尤其是介子还可以深入到海平面以下。”科学家说,地球大气层化学成分的改变及臭氧层的损耗也会导致更多的物种变异。而且,这些带电粒子对大气的袭击还会产生大量的云层,从而导致气候变化给地球物种带来灭顶之灾。

不过,研究人员也承认,他们进行的模拟试验并不能解释所有的灭绝现象。例如,恐龙的灭绝以前被认为是小行星撞击所致,不符合地球灾难周期学说。

恐龙灭绝是个“意外”

恐龙是距今6500万年以前地球上主宰。也是家喻户晓的已经灭绝了的一种生物。特别是大量恐龙化石的发现,激起了更多人的兴趣。为此“恐龙是怎么灭绝的”这一问题,也是人们最关注的问题。

人们在长期的研究中提出,地球上所发生的历次生物大灭绝,都是太阳周期性演变的结果,但是恐龙的灭绝却是个“意外”,它们的灭绝与小行星或者彗星与地球相撞造成巨大爆炸后的尘埃遮天蔽日、长久不散有关。

科学家认为,那次撞击爆炸使所有恐龙都灭绝了。但是也有一些科学家认为,只有70%的恐龙在当时灭绝,其他的一些恐龙种类则勉强地躲过了劫难,可是在随后的几百万年里又逐渐灭绝了。这后一种说法并不是没有道理,因为在6500万年前的这次事件以后形成的地层里,仍有一些恐龙骨骼被发现。

小行星撞击理论只是科学界种种探索中的沧海一粟,那么多曾经浩浩荡荡、生气勃勃地生活在地球上的恐龙为什么一个不留地从地球上消失了,没有留下它们的后代,却为我们留下了一个难解的谜。这个谜永远激发着我们去探索、去求知。

知识链接

·史前大洪水·

地球北半球突然被来历不明的洪水包围,近千米高的洪峰,以雷霆万钧之势,咆哮着冲向陆地,吞没了平原谷地,吞没了这些地方的所有生灵。高山在波涛中颤抖,陆地在巨变中呻吟……在世界上任何一个有足够时间跨度的民族历史和传说中,都有着惊人相似的“大洪水”的传说。而且传说中的时间、地点、人物、内容都有着惊人的相似之处!近来考古学家发现的许多史前遗迹,如亚特兰第斯大陆、希腊文明及海底建筑物等等均可能因那次洪水而消失。

地球“核心”的秘密——天然的核反应堆

人类在地球上已经生活了二三百万年,它的内部到底是个什么样子呢?有人说,如果我们向地心挖洞,把地球对直挖通,不就可以到达地球的另一端了吗?然而,这却是不可能的。因为目前世界上最深的钻孔也仅为地球半径的1/500,如果把地球比作一个鸡蛋的话,那就连鸡蛋皮也没穿透。所以人类对地球内部的认识还是很不准确的。

地震波:打开地心之门的钥匙

20世纪初,南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇忽然醒悟:原来地震波就是我们探察地球内部的“超声波探测器”!地震波就是地震时发出的震波,它有横波和纵波两种,横波只能穿过固体物质,纵波却能在固体、液体和气体任一种物质中自由通行。通过的物质密度大,地震波的传播速度就快,物质密度小,传播速度就慢。莫霍洛维奇发现,在地下33千米的地方,地震波的传播速度猛然加快,这表明这里的物质密度很大,物质成分也与地球表面不同。地球内部这个深度,就被称为“莫霍面”。

1914年,美国地震学家古登堡发现,在地下2900千米的地方,纵波速度突然减慢,横波则消失了,这说明,这里的物质密度变小了,固体物质也没有了,地球之心在这里,只剩下了液体和气体。这个深度,就被称为“古登堡面”。

地球之心之谜终于搞清楚了:地球从外到里,被莫霍面和古登堡面分成三层,分别是地壳、地幔和地核。地壳主要是岩石;地幔主要是含有镁、铁和硅的橄榄岩;地核,也就是真正的地球之心,主要是铁和镍,那里的温度可能高达4982摄氏度。

天然的核反应堆

美国地球物理学家玛文·亨顿在他的理论中提出,地球是一个天然的巨大核电站,人类则生活在它厚厚的地壳上,而地球表面4000英里深的地方,一颗直径达5英里的由铀构成的球核正在不知疲倦地燃烧着、搅动着、反应着,并因此产生了地球磁场以及为火山和大陆板块运动提供能量的地热。

亨顿博士的理论大胆地挑战了自1940年以来在地球物理学领域一直处于支配地位的理论。传统的理论认为,地球的内核是由铁和镍构成的晶体,在向周围的液态外核放热的过程中逐渐冷却和膨胀。在这种理论模型中,放射能只是附属性的热量来源,其产生于广泛分散的同位素衰变,而非集中的核反应。

在上世纪50年代,就曾经有科学家提出假设,认为行星表面甚至内部都可能存在自然的核反应,但这种理论的第一个物理证据出现在上世纪70年代。当时法国科学家在非洲加蓬一处铀矿点发现了发生于地表的天然连锁核反应,这一核反应已经持续了数十万年,并在这一漫长的过程中消耗了数吨重的铀。

扩展阅读

·地核中可能蕴藏黄金·

澳大利亚科学家伯纳德·福特曾撰文指出,在地核中储存有非常丰富的黄金。根据他提供的研究数据,地核中黄金的总储量足以在地球表面包裹一层半米厚的金制外壳。伯纳德·福特是在对一块与地球同时形成的陨石进行分析后得出的。

科学家们在对一块偶然找到的小行星碎块进行分析后发现,它们之中重金属(主要是铁、镍、铂和金)的比重均比较大,而这种情况正好与构成行星的原始物质的组成是一致的。但是,在地壳和岩浆中这些重金属的含量均非常低。

伯纳德·福特由此得出结论,那些“缺失”的黄金和铂很可能都沉积到了地球内部。他认为,地核中集中了地球上至少99%的黄金储量。不过,这一假说现在还难以得到验证。

地球外圈——包裹地球的“外套”

对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。这些都是我们日常生活中接触到的东西,它们就像包裹地球的“外套”一样,让我们的世界更加多姿多彩。

大气圈:人类生存不可或缺

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界,在2000~6000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下,土壤和某些岩石中也会有少量空气,它们也可认为是大气圈的一个组成部分。

众所周知,大气是地球生命的源泉。通过生物的光合作用(从大气中吸收二氧化碳,放出氧气,制造有机质),进行氧和二氧化碳的物质循环,并维持着生物的生命活动,所以没有大气就没有生物,没有生物也就没有今日的世界。地球表面的水,通过蒸发进入大气,水汽在大气中凝结以降水的形式降落地表。这个水的循环过程往复不止,所以地球上始终有水存在。如果没有大气,地球上的水就会蒸发掉,变成一个像月球那样的干燥星球。没有水分,自然界就没有生机,也就没有当今世界。

水圈:地球之蓝

水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等,它是一个连续但不是很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球,可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋,它使地球成为一颗“蓝色的行星”。其中海洋水质量约为陆地(包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏,那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合,组成地表的流体系统。

生物圈:千姿百态的“生物大本营”

正是由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,才形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物,是指有生命的物体,包括植物、动物和微生物。据估计,现有生存的植物约有40万种,动物约有110多万种,微生物至少有10多万种。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部,构成了地球上一个独特的圈层,称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

扩展阅读

·地球表面的“隐形防护罩”·

地球磁场,简而言之是偶极型的,近似于把一个磁铁棒放到地球中心,使它的北极大体上对着南极而产生的磁场形状,但并不与地理上的南北极重合,存在磁偏角。当然,地球中心并没有磁铁棒,而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。由于地球磁场能使宇宙中的高粒子偏转,因此可以保护人类免受致命的宇宙射线的伤害。同时,地球的磁场也可排斥太阳风,从而阻止地球大气被太阳吹走。否则,灾难将降临,地球家园将被毁灭,地球将成为像火星一样的不毛之地。可以说,地球强大的磁场是保护人类免于遭受外太空各种致命辐射的“隐形防护罩”。

地球资源——被挖空的“宝藏”

地球只有一个,它的资源并不是取之不尽、用之不竭的。所有的不可再生资源都是用一分少一分。地球已经不堪重负了。当我们意识到问题的严重性时,一场保护地球、珍惜资源的战役开始打响。

矿产资源:藏在地球的“皮肤”里

矿产资源是指经过地质成矿作用,埋藏于地下或露出于地表,并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。矿产资源是重要的自然资源,是社会生产发展的重要物质基础,现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。矿产资源属于非可再生资源,其储量是有限的。目前世界已知的矿产有160多种,其中80多种应用较广泛。其中对人类最为重要的有煤矿、铁矿、石油等。

水资源:地球的生命源泉

水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质,是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。地球上的水资源,从广义来说是指水圈内水量的总体,包括经人类控制并直接可供灌溉、发电、给水、航运、养殖等用途的地表水和地下水,以及江河、湖泊、井、泉、潮汐、港湾和养殖水域等。水资源是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。在世界许多地方,对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度,同时有许多地区也面临水资源利用不平衡的现象。

土地资源:社会发展的“财富之母”

土地资源是指在目前的社会经济技术条件下可以被人类利用的土地,是一个由地形、气候、土壤、植被、岩石和水文等因素组成的自然综合体,也是人类过去和现在生产劳动的产物。因此,土地资源既具有自然属性,也具有社会属性,是“财富之母”。

扩展阅读

·资源紧缺·

2002年,《中国地质科学》在一篇报告中首次提出:未来20年中国石油需求缺口超过60亿吨,天然气超过2万亿立方米,钢铁缺口总量30亿吨,铜超过5000万吨,精炼铝1亿吨,即重要矿产资源的供应将是不可持续的。再有,虽然我国现有土地面积居世界第三位,但人均耕地不到世界人均水平的一半。就耕地而言,如果递减的趋势得不到有效控制,现存不到18.89亿亩耕地将骤减,人均耕地将突破联合国粮农组织确定的警戒线。还有,我国水资源总量不算少,但按人口、耕地平均,则占有水平很低,被列为世界13个贫水国家之一,耕地单位面积占有水量仅为世界平均水平的80%。珍惜资源,应从我们自身做起。