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第二部分（第1页）

第二部分

地球生物生存之谜

宇宙间的奥秘之一是地球上存在生命。这生命是宇宙间其他地方出现不了的一种侥幸的成功，还是诸因素绝妙结合的必然产物：恰到好处的温度、恰如其量的辐射和恰如其分的化学成分?

我们知道，太阳系由星云凝缩而成。当行星从星云的尘埃物质中脱胎而出时，它们面临着多种相抗衡的力：重力要把物质凝聚到一起，形成原始行星，而星云中心的那颗年轻恒星所发出的越来越强的辐射要将这些凝聚起来的物质照得四分五裂，使最轻、最易挥发的物质汽化人太空。

各个原始行星互不相似的一个重要原因是它们与太阳的距离不相等。那些离太阳最近的行星由于灼灼高热，丧失了大部分较轻的元素，水星、金星、地球和火星就是那种类型的4颗行星。因为它们都是固体的岩石球体，周围都有一层气体，有时也被称为类地行星。在更其遥远的地方，凡物不胜寒，气体混合物可由重力吸附在一起，其中一些密度较低的元素还会从中冷凝出来，结果形成了4颗巨大的行星：木星、土星、天王星和海王星。它们几乎全由气体组成，主要成分是氢、氦、甲烷和氨，可能还有一个小型岩石核。

最外围的冥王星则几乎可以肯定原先并不是行星，而是逃逸出来的卫星。

在宇宙中，氢虽然是最为普遍的元素（氢在太阳系形成之前的原始星云中也同样普遍存在），但是所有的氢几乎都从太阳系的中心地带逃跑了，而类地行星差不多囊括了全部残余的氢。

地球的构成中保留的氢不到原始星云l／10，而且其中只有一小部分保持着游离状态，大多数氢已与氧结合形成汪洋大海。

地球既是湿漉漉的，又是一颗裹着一层含氧丰富的大气层的岩石小行星。这些相辅组成的特征与它在太阳系中所处位置有关：地球靠近太阳的程度使它成岩石状；地球轨道与太阳之间的精确距离决定了它表面的大气层和海洋的性质。

充裕的液态水看来是地球上行成生命的关键。太阳系中没有别的行星具有液态水。水星是最里层的一颗行星，很像地球的核心，但被剥去了可组成岩石厚壳的那些元素。这颗小行星的密度相当高，与别的行星相比，它含有异常丰富的金属物质。但水星太热，简直没有丁点儿的大气，也压根儿不可能有水浪汹涌的海洋，从而排斥了生命的立足之地。

金星和火星似乎还是较有希望的两颗行星。金星的大小和地球几乎相等，构成也极相似。金星有一层含丰富二氧化碳的大气层。这层气体像温室的玻璃一样收捕太阳光的热量，使其表面温度极高，不存在液态水。

火星离太阳比地球远，是较轻的一颗行星。它有薄薄一层质量还不差的大气层。尽管这样，火星还是太冷；水不能以液态存在。

地球主要多亏了它与太阳的间距，使它得天独厚地具有一层厚厚的大气，这样地球表面的温度恰恰保持在高于水的冰点而低于水的沸点之间。因而这颗行星老是湿漉漉的，海洋中的水分不断蒸发，通过下雨又进行再循环。

这种条件于生命最为有利。然而，这些完美的条件又是如何产生的呢?

初始态的地球该是一颗不带大气层的岩石球体。在类地行星形成时总有件随着行星存在的各种残剩的轻气体，但那怕一星点儿，也都可能在年轻太阳不规则活动时被逐走。此类情形发生在大约46亿年之前。现时，内层行星的大气层均来自行星内部慢慢泄漏出来的气体——如火山活动时释放出来的炽热气体，和大流星体高速撞击行星表面时挥发出来的气体。

以前总认为这种原初的大气层含有大量甲烷和氨之类的气体，颇与气体巨星的大气层相似。可是，近来的实验表明：作为生命先兆的分子也可在含有大量二氧化碳的试管“大气”中逐步产生。根据一些天文学家的论述，生命的先兆甚至在星际气云和彗星物质中出现；现在有些研究大气层的科学家也争辩道：由行星内部释放出来的气体形成的原始大气并不像原先认为的那样，含有大量甲烷和氨，而含有大量目前仍在从地球内部释放出来的二氧化碳。由于在金星和火星的大气层中都发现了大量二氧化碳，从而给上述结论以强有力的支持。可是，这些行星似乎都失去了生命产生所必须的水，而地球失去了二氧化碳。原因何在?

从这三颗行星轨道与太阳的距离中我们再一次找到了答案。

拿金星来讲吧，它吸收太阳的热量之后，又将一部分散发到太空中，在没有大气层的情况下，它的温度稳定在86．5℃。所以，当气体从岩石中逃逸出来，开始聚集形成大气层的时候，便呈气体状态。不只二氧化碳如此，就是水也是以水蒸气状态存留的。水蒸气和二氧化碳允许太阳的短波长辐射透射到金星表面，而且还吸收灼热岩石放射出来的红外线光波。这种所谓温差效应的后果是使行星的表面温度随着大气层的发展急骤上升，很快超过了水的沸点，并一直上升到现在火炉般的高温，于是生命存在的可能全完了。

火星上的情况完全不同，在星体内部气体释放之前，火星表面温度稳定于一55~C上下，连冰也溶化不了，还谈什么水的蒸发。尽管薄薄的二氧化碳气层确实起着温室作用，但目前尚不能溶化冻结的水。可能在过去某个时候，它的大气层很厚，起到了良好的温室作用。火星上有水在流动，刻蚀出了道道的峡谷和那些看来极像干枯河床的线状系统。据火星“河道”中的陨石坑数量推测，这至少是在5亿年之前的事。

地球真是举世无双，得天独厚。这颗湿润的星球既不太冷，也不太热，在地层深处气体逸出之前，初始的表面温度为-25℃，但后来变暖了，温度高到可使水保持液态，却又不至于使大量水分蒸发到大气层而产生难以控制的温室作用。相反，温热的水溶解大气层中的二氧化碳，把它从大气层中分离出来而抑止了温室作用，起初温度是增高了一些，但后来平均温度停留在15℃左右。这样的温度一直保持至今，那得部分归功于云层所起的自然恒温作用。。

设想太阳在其生命的历程中，有可能变得热一些。但是这一点点温度的提高并没有使地球变热，或增强难以控制的温室作用，只是使更多的海水蒸发，生成更多的云，把太阳新增加的热量反射出去。或者，设想太阳稍许冷了一些，热量的减少又意味着水的蒸发减少，因而云也变少了。由于减弱了的太阳热能较多地直接照射到地面，寒冷也就不那么严酷。换句话说，合宜的温度一旦来临到美好的、保持着生命的地球，就留在那儿长期不变。这全亏了云层的保护作用。

但是，对地球，至少对地球表面上刚刚产生的生命来说，上述种种情况还未必正确。太阳光中致命的紫外线辐射可以穿透到地表，把那儿可能产生的原始生命统统杀死。而海洋则不同，海水把有害的紫外线滤掉，为生命的生长发育提供了天堂。于是生命出现，立即发挥自己的作用，开始对周围环境产生影响。

最初的生命形态发觉氧对己有害，是生命过程中产生的有害废料，但是，在20亿年前，由那些原始生物产生的氧开始在大气层中积聚。由太阳辐射激发的光化学反应导致大量臭氧——由三个原子组成的氧——气体的产生。臭氧层起到挡去大部分紫外线的作用。在这种过滤作用的保护下，生命开始从海洋向外蔓延，登上了陆地。同时大气层中丰富的氧使新的生命形态——以有氧呼吸作为其生长能源的原始动物——得以产生。

地球转劲之谜

众所周知，地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转，同时又绕地轴自转。

因为这种不停的公转和自转，地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而，是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢?地球运动的过去、现在、将来又怎样的呢?

人们最容易产生的错觉，是认为地球的运动是一种标准的匀速运动，．否则，一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动，看成是上好发条的机械，准确无误，完善无缺。

其实，地球的运动是在变化着，而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现，地球的自转速度在逐年变慢。如在4．4亿年的晚奥陶纪，地球公转一周要412天；到4．2亿年前的中志留纪，每年只有400天；3．7亿前年的中泥盆纪，一年为398天。

到了亿年前的晚石炭纪，每年约为385天；6500万年前的白垩纪，每年约为376天；而现在一年只有365．25天。天体物理学的计算，也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。

石英钟的发明，使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动，发现在一年内地球自转存在看时快时慢的周期性变化：春季自转变慢，秋季加快。

科学家经过长期观测认为，引起这种周期性变化，与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外，地球内部物质的运动，如重元素下沉，向地心集中，轻元素上浮、岩浆喷发等，都会影响地球的自转速度。

除了地球的自转外，地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆，最远点与最近点相差约500万公里。当地球远日点向近日点运动时，离太阳越近，受太阳引力的作用越强，速度越快。由近日点到远日点时则相反，运行速度减慢。