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宇宙的骄子——地球  

2011-01-14 09:20:00|  分类: 新刊推荐 |  标签: |举报 |字号 订阅

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宇宙的骄子——地球 - kxsj - Newton-科学世界

 

 撰文/欧阳自远
现有的知识告诉我们,在浩瀚的宇宙中,惟有太阳系中的地球,蓝天碧海、风景秀丽;风起云涌、气象万千;生机勃勃、物种繁茂;人类的诞生与进化,建立了高度文明的社会。地球是一颗各种机缘巧合、奇迹汇聚的行星,这些奇迹来源于地球形成时的各种先天性因素与后期演化过程的重大事件的和谐结合。
地球的化学成分与物质组成既不同于太阳系的平均化学组成,也与太阳系各行星的化学组成有较大差异。地球的化学组成是产生地球内部能源(放射性元素衰变能、重核裂变能、化学能与重力能等)的物质基础。实验和理论计算表明,地球内部能源的产生、积累、迁移和分配,主导了地球的演化过程。地球自形成以来的46亿年中,岩浆与火山活动、构造运动、地震活动和表面热流呈现出明显的衰减趋势。地球的化学组成,制约了地球内部的地核、地幔和地壳的物质组成和结构框架。地球内部物质的脱气过程,提供了地球大气层和海洋水体的物质来源。原始地球物质组成的不均一性,还形成了地球矿产资源分布的不均一性。
地球形成后的质量大小,对地球后期的演化具有控制性意义。研究表明,太阳系中类地行星(水星、金星、地球、火星)的原始大气层被早期强烈的太阳风所驱散殆尽,因此类地行星的大气层都是次生大气层。地球的质量是捕获和维持大气层的主要因素。地球的大气层经历了火山气体大气层→二氧化碳大气层→氮气、氧气大气层的演化过程。地球表面大量的海洋水体,主要通过地球脱气过程的水蒸气凝结而成。在地球演化的过程中,大气层与海洋水体相互协调发展,使地球表面的水体经历了火山气体溶解在海水中形成的强酸性海水→弱酸性海水→现代海水,pH值不断增大的发展过程;相应海洋中的生物种属由各种低等藻类,进化为无硬壳的软体动物,具有碳酸钙硬壳的动物等;相应的沉积矿床也体现了海水的演化过程。
行星的质量与行星内部能量的产生和积累呈现正相关关系,我们拿月球、火星和地球比较一下就会发现,月球质量最小,内部能源已近于枯竭并逐渐冷却固化,在31亿年前就停止了岩浆与火山活动和构造运动,全球性偶极子磁场消失,月球是一个演化极不充分的天体;火星质量略大,经过46亿年的演化历程,没有发育产生板块构造,大约在10亿年前基本上停止了较大规模的构造运动,岩浆与火山活动,全球性的偶极子磁场演化成多极子的区域性磁场,火星是一个演化不充分的行星;地球的质量最大,内部能量的产生和积累能提供现今板块运动、岩浆与火山运动、地震活动和地表热流的需要,具有全球性偶极子磁场,地球是一个演化最充分的行星。
在太阳星云演化形成太阳系的过程中,地球在太阳系中形成的位置以及它与太阳的距离,适宜于生物生存与繁衍的环境;水具备了固态、液态和气态相互转变的温度与压力范围;对地球表面生命的起源与繁衍、各类物种的生存环境等都提供了最优越的条件。在地球早期演化过程中,发生过一些重大的事件,配合地球与生俱来的一些特征,使地球更得天独厚。
在太阳系的起源过程中必然形成太阳和各行星的运行轨道的共面性,行星的自转轴应该垂直于该平面。但是太阳系各行星的自转轴的倾斜角度差别很大,可能是早期各行星受到其他小天体撞击而形成。地球自转轴倾斜了23.4°,使地球产生了春夏秋冬的季节性变化,形成了地球上各生物物种的周期性活动节奏的特征。
地月系统的形成,使地球拥有了太阳系中相对质量最大的卫星。月球优化了地球自转运行的稳定性;月球围绕地球运行,是地球的忠实伴侣和保卫者,它抵挡了一部分撞击地球的小天体,减少了小天体撞击地球诱发气候环境突变和生物物种灭绝事件发生的几率;月球掀起了汹涌澎湃的海洋潮汐,促进了地球生命物质的起源,增添了地球绚丽多姿的活力。
地球上生命的起源与进化,人类的诞生、进化和社会的发展,是地球演化的组成部分,也是地球演化过程的产物。地球是一个汇集各种天缘巧合奇迹的行星,是宇宙的骄子。

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