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第一辑 人类的家园地球2（第1页）

第一辑人类的家园——地球（2）

证明地球年龄的岩石

1983年，堪培拉澳洲国立大学一批地质学家和地球物理学家，发现了一些小岩块，可能是地球上最古老的岩石。

这批科学家在澳洲西部纳里耶山区利用离子微针探测远古砂岩的放射性变化，以断定岩石年代。他们发现，那里的锆石结晶已有42亿年历史，比以前发现的最古老岩石还早4亿年。经过进一步研究该区的岩石后，不但证实了这批科学家的研究结果，而且找到了一些已有43亿年历史的小岩块，把远古岩石的年代推前了1亿年。这些小石如此古老，很可能是在气体云凝缩成太阳系的过程中，熔融状星球冷却时最早形成的岩石。

科学家相信，地球和太阳系的其他星球，都是在50_—60亿年前由一团巨大的气体云演变而成的。这团气体从开始冷却到凝成最早的岩石，约经历了10亿年时间。这些岩石构成地球外壳，地球内部依然是炽热的气体，不断扰动蒸腾，使刚形成的外壳屡次熔化破裂。直到内部热量散发到一定程度，地壳才逐渐硬化，形成大片陆地。

在澳洲西部这些石块出土前，由于未能找到最古老的岩石作为证明，有关地球怎样形成的资料并不足够，科学家不得不从其他方面找寻有关地球年龄的证据。

科学家已知地球、月球以及其他行星、陨星几乎都在同一个时期内形成。地质学家测量陨石的放射性衰变量，算出陨星有46亿年历史；一些相信属于月球最古老外壳的岩石同样有46亿年历史。地球在气层中的氩（由钾放射性衰变而成的气体）量，也证实地球的年龄与月球相同。

1983年之前，地球上已知最古老的岩石是在格陵兰伊苏阿发现的。这块火山岩卵石于1971年验明约有36亿年历史，可知那时已有坚硬的地壳。但是，这个数字与先前测得的地球应有年龄还差近10亿年。如今，澳洲西部那些42亿年的锆石粒把这个空白填补了一部分，并为地质学家提供了研究地壳起源和演变的难得机会。

地球磁场“翻跟头”

地球本身就是一个大磁场。北磁极（N极）在地球的南端，南磁极（S极）在地球的北端。正是这个大磁场，始终吸引着磁针的指向。1906年，法国科学家布容意外地发现有些地区的磁性与磁场方向是相反的。随着对这一现象研究的深入，人们发现地球的磁场并非是永恒不变的．会出现“磁极倒转”的现象。

磁极倒转

为什么地球磁场会发生变化呢?有人认为，这可能是地球被巨大的陨石猛烈撞击后导致的结果，因为猛烈的撞击能促使地球内部的磁场身不由己地翻转一个跟头；也有人认为，这与地球追随太阳在银河系里漫游相关。因为银河系自身也带有一个磁场，这个更大的磁场会对地球的磁场产生影响，从而促使地球的磁性会像罗盘中的指南针一样，随着银河系磁场的方向而不断地变化。

地球生命极限

在延伸把大肠杆菌放在地下50公里的超强压力下，它会不会活下来?科学家最近惊奇地发现，答案是肯定的。一些科学家说，这些细菌可以适应如此极端的压力环境，说明生物对环境具有超乎想像的“惊人”适应力。因此人类在其他星球上寻找地外生命时，眼光不能只局限在星球的表面，而应当延伸到压力巨大的地下。

照理来说，大肠杆菌等一般难以在这么高的压力下生存。以前的实验发现，构成生物的蛋白质等基本结构，在如此高的压力下往往会裂解。但美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导的小组在最近出版的美国《科学》杂志上介绍，在他们的实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能进行新陈代谢。

在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石钻压槽。放人金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见细菌，受到了强力的挤压，其承受的压力最高值相当于海平面气压的1．6万倍。

化学分析显示，在接受压力实验的100万个细菌中，有l％存活了下来，这些幸存者仍然能够完成正常的代谢功能，将甲酸盐转化为二氧化碳和氢气，但是，与此同时，它们也付出了代价，许多幸存的个体已经被挤压得面目全非，而且目前没有迹象表明细菌能够在高压环境中繁殖。

近些年来，研究人员陆续在海底火山口旁、两极冰层和地下发现了许多奇异的有机体，这些有机体能够在高温、高放射性、强酸性和极为干燥的环境中生存并繁衍。这次新的研究又将生命的极限做了延伸。夏尔马说，当人类在外太空寻找生命时，应当重新考虑那些从前因为处于高压环境而被忽略的地方，例如，木星的深水层或者火星冰盖的下面都可能有生命形式存在。

美生物学家提出：“当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。”

地球的引力

地心引力会改变吗?

这一年来体重没有丝毫增减，今天却比一年前轻了。1665年，牛顿见苹果从树上掉到地下，正好要一秒钟，如今要1秒多。住在地球两面的朋友，距离也一年比一年远。虽然这种差异都微乎其微，分别约为一百万分之二十八盎斯、一亿分之二秒和五十分之一寸，但是全部千真万确，而且互有关连。

要解释这三件事的关系，得从30年代说起。当时，天文学家查阅过去数百年来的观测记录，发现一个人现象，就是地球上的一天在不断延长，大约每100年延长1／5秒。这一点也经化石学家研究证实。化石学家研究4亿年前的珊瑚生长方式。推断当时每年约有400天之多。那时地球自转速度比现在快，所以每天的时间略短。

数学家认为，地球自转减慢起因于月球对地球的引力作用，他们提出的数据却不能完全解释减慢的现象。1938年，英国物理学家狄雷克指出，从宇宙规律可作出一个令人惊异的预测，就是引力会随宇宙的衰老而减弱。

狄雷克这个推论，一直被视为无关紧要的科学趣谈70年代，地质学家得到大量证据，证明地球原体的体积只及现时8／10，科学家因而得出必然的结论：即使地球内聚全靠引力，那么引力减弱，地球就一定会膨胀。地球膨胀了，自转速度因而减慢。

地质研究还指出，今天所知的几个大洲，在地球较小时原本盖满整个地球表面，而且几乎全部浸在水里。后来地球逐渐膨胀，表面破裂，才形成几块分离的大陆，大陆板块间的空隙越来越大，水注入其中，形成今天的海洋。

科学家用类似的方法，推算整个宇宙的膨胀率，发觉与观测记录极其接近。理论计算和观测记录既如此接近，这个说法本来不会引起什么争论；问题是，把同样的计算方法用于太阳系，却算出地球在出现生物的头10亿年内，平均温度应是华氏212度左右，这种高温是任何生物都受不了的，因此问题又复杂起来。

大抵正如英国天文学家霍伊尔爵士所推断，在最初的10亿年，只出现一些类似现代细菌的生物，其中有些能在华氏212度下生存。在第二个10亿年里，温度下降，出现了可在华氏160度高温下生存的蓝藻。再过10亿年，出又现了可忍受华氏140度高温的真菌和其他藻类。到最近10亿年，温度降至华氏120度以下，须在较低温度下繁衍的多细胞动植物就逐渐生长起来了。

这个说法的异议即已一驳倒。如今许多科学家都相信，宇宙万物在不断膨胀，不断减轻，原因只在于宇宙渐老以致引力渐弱。

地球比金星幸运

如果给我们一个原始的地球，那么所有现在的生命都几乎无法生存。可以说，是一代一代的生命支撑起今天的蓝天白云。在地球40亿年的生命进程中，无数存在过的生命的尸体构成了我们立足的基石。这么说并不过分，因为在我们脚下的土地中，含有大量的碳酸钙，著名的喀斯特地貌就是最典型的碳酸钙地貌，它们能够被雨水侵蚀出诸如桂林山水那样的美丽风景。这当中，碳酸钙就是生命的尸体，否则它们就是二氧化碳。因为在自然界中，二氧化碳是不能被无机物吸收的。假如地球上没有生命，地球就是一颗充满二氧化碳的星球；或者说，地球』二曾经有过的二氧化碳是今天的20万倍。这就意味着，地球早期的气温比现在高100多度。

在太阳系里，最有可能拥有生命的，除了地球就应该是金星了。因为它的大小和地球几乎完全一样，也就是说，它的引力和地球一样。前面我们说到的水的存在条件，金星上也应该都具备。也许，金星就是一个备用的地球，这在宇宙中大概是不多见的。也许就是因为同时有地球和金星这两颗几乎完全相同的星球，最终在太阳系出现了生命。当然，最终的幸运属于我们。但是，如果生命选择了金星，那也无可厚非，而这只取决于太阳的状态。假如我们的太阳比现在要小一些，那么很有可能幸运的就是金星，而不是地球。所谓太阳的状态，就是指它的温度和引力。现在的太阳的温度对于金星显然是太热了一些，而对于地球就非常合适。然而，太阳只要温度变化一点点，大约20℃左右，它就会变得对金星合适而对地球不合适了。所谓温度变化，就是太阳的质量的大小，只要太阳比现在小十分之一，那么今天就可能是金星上的生命研究地球了。

地球和金星在温度上的差异可能就是一场雨，因为早期地球的表面温度也不低，但是那些在厚厚的大气中游**的水分子还是得到了机会能够落到地表上。尽管40亿年前的地球上雨水几乎像热水浴一样，但毕竟是能够落下来了。而且，由于当时地球上的二氧化碳非常浓，地球的大气压也远比今天高得多，所以水要达到150℃以上才会沸腾。总之，早期的地球到处都是“火锅”，而早期的生命和有机物就在这种情境中开拓混沌。这是一些多么坚强的生命啊!

生命的立足太重要了。一旦生命开始在早期地球的火烫的地面上挣扎，地球的命运就要由它们说了才算。这些生命的最大特点就是“吃”二氧化碳，这是它们惟一的食物，而阳光就是使它们能够消化二氧化碳的酵母片。在光子的光合作用下，二氧化碳被分解成早期生命需要的碳和不需要的氧。正是这一简单的分离，40亿年之后，宇宙中的智慧生命就诞生了。