科學世界

四種偉大的能量——火山、大氣層、冰川和海洋聯(lián)合起來塑造了我們這個偉大的星球（圖１）。不可思議地將我們的地球變成一個獨一無二的星球，并為生命創(chuàng)造了完美的生存條件。這些力量塑造了這個星球，并一直在保護著它,然而有的時候也會給它帶來災難。地球從光禿禿的巖石變成我們今天熟悉的世界，一共花費了45億年，那是充滿了災難和重生的不可思議的旅程。這個稀少又壯麗的星球一直面臨著巨大的挑戰(zhàn)，包括來自我們人類的。在各種力量的作用下，地球會幸存下去嗎?

（１）圖組:火山（左上一）、冰川（上中）、海洋（右上一）、大氣層（下）

撞 擊

自從人類可以靠近天穹，我們就一直在太空里尋找像自己一樣的智慧生物。無線電望遠鏡就是這種探索的一部分，這些望遠鏡可以看到太空深處?？傻侥壳盀橹刮覀兪裁炊紱]有發(fā)現(xiàn)。也許我們尋找得還不夠久，也許是找錯了地方。但是還有一種可能，那就是其它星球上根本就不存在生物。

要相信我們是唯一的生命很難。畢竟在我們的銀河系就有幾十億個星球，而宇宙中還有幾十億個銀河系（圖２）。你會覺得太空里也許還有其它的地球，就像我們的一樣，能夠支撐我們這樣的生命，只是還沒有找到。但是現(xiàn)在有種新的理論：像我們這樣的星球可能很稀少。這就是稀有地球理論。這種理論認為，像細菌一樣的簡單生命在宇宙中可能隨處可見。但是復雜生命，像植物和動物，如果要進化，則需要一系列特定事件發(fā)生。

（２）迷人的銀河星系

地球到底有多么不同尋常？讓我們回到地球歷史上最重要的一天。正是在這一天，一個偶然事件的發(fā)生，讓地球變得如此特別。剛剛形成幾百萬年的地球，據(jù)分析，那時候還有個孿生星球叫西亞。這兩個星球誕生在類似的軌道位置，結果它們之間發(fā)生了一次災難性的撞擊。地球留了下來，西亞被毀滅了，留下了一圈殘骸繞著地球旋轉，這是創(chuàng)造復雜生命存活條件重要的第一步。在這次撞擊中，地球不僅僅幸存下來，它還吸收了其孿生星球的一部分，成為更大的星球。這樣做的一個結果是增加了地球的引力。沒有這個，地球的大氣層可能會漸漸泄漏到太空中。

幾十億年之前，火星的大氣層和地球的類似，它也有云、雨以及河流，但是火星比地球小。弱引力逐漸造成大氣層泄漏，今天，它已經成了死亡之星。

地球因為吸收了其孿生星球的一部分，引力足夠大，可以抓住自己的大氣層。而就是這個獨一無二的大氣層幫助地球如此特別：它讓地球保持溫暖；它還改變氣候，并給我們提供呼吸所需要的氧氣。大氣層還給了我們另一種對于地球上的生命很重要的東西：那就是對地球的保護。

隕 石

在美國亞利桑那州，有一個地方會告訴你，為什么我們的地球需要大氣層的保護。這是個巨大的隕石坑，5萬年前隕石與地球地殼相撞形成的（圖３）。這個坑的直徑超過1公里，差不多有200米深。這里受到的沖擊力難以想象。經常被這樣的隕星攻擊會是毀滅性的。這個地方讓你明白小行星的破壞力有多大。

（３）圖組:(左）從高空拍攝的隕石坑（右）巨大的隕石坑給人以聯(lián)想

但是這個巨大的坑之所以意義深刻，不是因為它的大,而是因為它非常少見。我們也許想象不到，太空其實是個很危險的地方，就像是射擊場，幾百萬個物體以每小時幾千公里的速度朝著地球呼嘯而來。多么的危險！照理說地球會經常被撞擊到，地球上確實還有隕石坑，但是并不多，而且它們相距很遠。有些時候需要最新的繪圖技術才能揭示一個隕石坑的存在。但即使是用最精密的設備，在整個地球上找到的隕石坑也不超過200個，部分原因是因為腐蝕現(xiàn)象不斷抹去了過去沖擊的證據(jù)，而更重要的是因為大氣層發(fā)揮了保護作用。

為了理解大氣是如何保護我們不受流星侵害的，我們需要尋找一個成功掉到地球上來的隕石。但隕石很稀少，需要費很大的勁去尋找。澳大利亞西部的納拉伯平原很廣闊，是尋找隕石的理想場所。幾百萬年來這里沒有發(fā)生過改變，這樣小隕石可以不受打擾地聚集。這里沒有什么植物，深色的小隕石一眼就看得到。

終于，發(fā)現(xiàn)了一塊小隕石。它很重，也比一般的石頭顏色深，它的表面很光滑。

這塊隕石非常小，這是它原來的模樣嗎？

這塊隕石在大氣層外面的時候可能有洗衣機甚至小汽車那么大，當它高速進入大氣層后，表面就被融化并剝離，新的表層露出來；然后再融化并再次剝離，最后只剩下這么大。

如果不是大氣層在一直保護著這個星球不受外來物體的撞擊，地球上的生命早就被撞得灰飛煙滅了。從這個隕石我們就能看出大氣層是如何有效地保護著我們的。而那些一閃而過的流星雨，就是大氣層保護我們的現(xiàn)場展示。

磁 場

地球早期和自己孿生星球的撞擊在其它方面也造成了很重要的影響。初始，地核變大。因為它是由鐵組成的，巨大的金屬地核就產生了巨大的磁場。地球磁場可以將來自太陽的危險——太陽風扭曲（圖４）。巨大的融化內核對地球生命還起到其它作用:它是調節(jié)地球溫度的一種方式，是一個很了不起的系統(tǒng)。巖石被熾熱的地核加熱而融化，上升到地球表面并向兩邊蔓延，地殼漸漸地被分離開。這種運動導致了板塊漂移，從而導致地球表面永不停歇地變化。這對于生命很關鍵。地核不僅僅塑造了地球表面板塊運動，它所造成巨大的火山噴發(fā)，向大氣層釋放出二氧化碳。如今，我們覺得二氧化碳是導致全球變暖的危險的溫室氣體，但是在地球漫長的歷史長河中，二氧化碳發(fā)揮著重要作用，它讓我們的星球維持一個適宜的溫度，適合復雜生命存活。

（４）天文學家發(fā)現(xiàn)太陽風的源頭

地球和它的孿生星球的碰撞最后還留給我們一個特別的禮物：爆炸后的殘骸圍繞著地球旋轉，開始彼此結合，形成了一個新的星球。這就是月球（圖５）。它是地平線上一道美麗的風景。雖然它實際只是一個沒有大氣、水和生命的星球，但是沒有它，就不會有我們的存在。月球形成的方式讓它離我們很近，所以它對地球的進化產生了不同尋常的作用。月球繞著地球旋轉，它的引力讓海洋形成潮汐。發(fā)生潮汐的地點不斷變化，又為地球早期生物提供了進化試驗場地。但是潮汐并不是月球給予地球生命的最大貢獻。更重要的是，多虧了月球，地球才有穩(wěn)定的氣候和變換的四季。月球的萬有引力防止了地球在太空中搖晃，那樣會導致極大的氣候問題。沒有月球，地球溫度會經常在超高溫和超低溫之間轉換。這樣瘋狂的氣候變化會使得地球無法居住。但是月球有一個奇怪的行為：科學家的研究發(fā)現(xiàn)，月球正在以每年約4厘米的速度遠離我們。這意味著我們必須要懂得珍惜它。月球不會永遠和我們在一起，最后它會漂流到太空，地球也就會失去現(xiàn)在的穩(wěn)定氣候。但是現(xiàn)在沒有必要恐慌，這個過程將花費十幾億年。

（５）沒有生命的月球

幸 運

地球和它的孿生星球撞擊也許是地球歷史上最關鍵的時刻,它使得地球留住了保護自己的大氣層；它給了地球一個磁場來抵抗危險的太陽風；還留下了一個月球來確保氣候的穩(wěn)定。如果沒有這次撞擊，地球永遠不會成為復雜生命的家園。

我們看到，地球命運的一次意外帶給我們多么不尋常的結果！但是還有一個因素也很重要：它的位置。只要思考一下地球在太陽系中的位置，你才會真的意識到我們有多么幸運。如果地球離太陽太遠，像火星（圖６），那就會太冷，不適宜生命生長。地球很幸運地占據(jù)了太陽系中唯一的好位置:這里的溫度適合水的存在，而水又是生命存在的最關鍵因素。如果離太陽太近，像金星，那就太熱了，水份都會被蒸發(fā)掉，生命無法存活。太陽系中可以支持復雜生命生長的綠色區(qū)域中，地球是唯一的星球。重要的還不只是地球和太陽的位置。我們很幸運，還在于地球圍繞著正確的恒星——太陽在旋轉。

（６）寒冷的火星

太陽的表面每1秒鐘就有400萬噸物質被轉換成能量，它已經這樣燃燒了50億年了。正因為這樣長的時間，才讓太陽對于我們是最適合的。有些恒星或許更大，但那是有代價的。恒星越大燃燒得越快，會很快燃盡消亡。復雜生命在地球上進化需要幾十億年，太陽的長壽命才使得復雜生命的產生成為可能。

地球上的生命還有最后一個幸運處:木星（圖７）。在太陽系其它星球中，木星是目前對于地球來說最重要的，原因就是它巨大的體積。木星比地球大300多倍，具有巨大的萬有引力，它會吸引危險的飛行星體，否則那些危險物就會飛向地球?？茖W家在1994年7月甚至親眼見到，一顆慧星被木星巨大的引力捕捉到而撞到木星上，碎成了許多片。有些爆炸物甚至和地球一樣大。木星真是地球的保護神。沒有木星，地球可能會每隔一萬年就受到一次這樣的沖擊。在這樣的爆炸下,很難想象復雜生命可以延續(xù)。

（７）地球的保護神

——木星

在巨大的宇宙中，為什么我們的星球如此稀有？任何星球要產生復雜生命，都需要液態(tài)水，而且讓太陽不能很快蒸發(fā)它；它還要有個巨大的鄰居保護它不受隕石侵襲。地球擁有一切必須的條件。

災 難

雖然地球處在太空中最恰當?shù)奈恢谩２恍业氖?，地球上同樣也會有災難。這對人類來說，是一個巨大的挑戰(zhàn)。

在墨西哥的一個森林里，不管你走到哪里都能發(fā)現(xiàn)一種坑，它們被稱作沼穴，有幾千個。大部分都還沒有被探索。

這些洞穴很神奇，它更是證明地球歷史上一次巨大災難的證據(jù)。

為了了解這兒到底發(fā)生過什么，需要潛到洞穴底下去，這樣做無疑是非常危險的。進入沼穴深處就像進入一個新的世界。潛水到這種洞里的人比登上月球的人還少。經過多次的探索，人們發(fā)現(xiàn)沼穴其實是由一片巨大的隧道和山洞組成的，沼穴遍布幾百公里。繪成圖后，會發(fā)現(xiàn)它們在森林之間形成了一個明顯的半圓形。科學儀器顯示下面巖石的結構被扭曲了，讓人看到了一個巨大隕石撞擊形成的坑的邊緣。這些不可思議的沼坑背后是個更令人震驚的故事:6500萬年前，這里發(fā)生了地球歷史上最具毀滅性的撞擊，一個被稱作“?？颂K魯伯”的隕星墜落到了這里（圖８）。隕星直徑15公里，它的爆炸力相當于100萬億噸炸藥爆炸，足夠導致整個地球的毀滅。更有人認為正是這次撞擊導致了恐龍的滅絕。

（８）科學家用這張圖描繪了“?？颂K魯伯”留下的痕跡

這次爆炸導致巨量的巖石蒸發(fā)進入了外太空，地殼上產生了30公里深的隕石坑。幾百萬年后，在這些脆弱的巖石邊緣形成了這些沼穴。這次爆炸本來已經很可怕了。后來發(fā)生的事情更是讓這次爆炸變成一個全球性的災難。

爆炸后飛起的巖石又落回了地球，融化的巖石將大氣的溫度升高了幾百度。地球被火海淹沒，大氣層里充滿了煙塵和殘渣，恐龍和大部分物種都滅絕了。

幸運的是，地下還有幸存者。又過了幾百萬年，地球最終回到了正常狀態(tài)?？铸埐灰娏?，?？颂K魯伯隕星撞擊對于當時存在的生物來說是個災難，但卻激起了復雜生命的進化，為新物種:哺乳動物包括人類的產生掃清了道路。從這個角度看，這不是什么壞事。對人類來說實際上是因禍得福。

只是，這次隕星撞擊并不是唯一一次促進了進化的災難，這樣的事件在之前也發(fā)生過。在意大利多洛邁茨山脈，我們可以看到恐龍是如何從前一次災難中因禍得福的。一層黑色的巖石標志著90%的生命都消失在這個時代，這次災難被認為是由于地球洋流系統(tǒng)失衡造成的。在此之后，恐龍接管了地球。

在澳大利亞我們也看到了一次早期的災難，一次巨大的冰山運動結束了疊層石時代，讓許多細菌死了，卻為復雜生命的出現(xiàn)初步掃清了道路。

地球被賦于了適宜的穩(wěn)定，它偶爾也會有災難。但如果災難太頻繁，生命也就沒有機會產生。

挑 戰(zhàn)

地球從貧瘠的巖石變成我們今天看到的這個世界花費了45億年，現(xiàn)在地球也許面臨著最大的挑戰(zhàn)，有一股新的力量在威脅著這個獨一無二的星球。這股力量一直在聚集著，已形成了幾千年。這就是我們人類。

從太空中看地球，一到晚上，璀璨的燈光便顯示出我們統(tǒng)治著地球。通過燃燒化石燃料，例如煤和天然氣，我們改變了大氣層的組成，結果造成地球溫度越來越高。人類現(xiàn)在帶給地球的巖石和土壤比任何自然過程加起來的還要多。實際上，我們對地球的影響非常巨大，科學家們宣布一個新的地質時代已經開始了，叫作人類世，也就是人類時代。問題是，我們自己是否清楚我們的行為對地球的威脅到底有多大？

我們對森林了解越多，就越會發(fā)現(xiàn)它們對整個星球都起著至關重要的作用。森林是個很美妙的地方，你可以感受到大樹如何成為緊密網絡中的一部分，其它的動植物如何依靠它們。在整個地球上，樹木對生命的存活都很重要。這是因為森林在消除空氣中二氧化碳方面發(fā)揮著重要作用，隨著樹木的生長，它們會通過樹葉從大氣層中吸收大量的二氧化碳。最了不起的就是，二氧化碳在大氣層中的濃度在提高，大樹也會通過更快生長的方式來吸收更多的二氧化碳。它們就像是地球的肺（圖９）。

（９）請一同保護我們美麗的綠色家園

實際上，自從人類開始向大氣層中輸送溫室氣體以來，世界各地的森林已經吸收了我們制造出的25%的二氧化碳，幫助緩解了全球變暖的現(xiàn)象，健康森林在調節(jié)地球氣候方面發(fā)揮了重要的作用。但是，在人類的破壞下，這種自然美還能保持多久呢？

現(xiàn)在，世界上的原始森林只剩下大約五分之一。

當然，對森林的破壞并不是某一個國家面臨的問題。在玻利維亞，熱帶雨林曾經有5萬平方公里，僅僅20年，它已經變成了田地和城鎮(zhèn)。每年世界上有大片的森林被破壞。我們的行為不但在增長大氣層中的溫室氣體，同時還在降低地球處理這個問題的能力，而這只不過是人類如何破壞這個幾百萬年形成的系統(tǒng)的一個例子。

人類的破壞引發(fā)了很多改變：溫度上升，冰川和冰山在減小，結果使海平面升高威脅到很多城市。

海洋里不斷提高的二氧化碳量造成海水酸性化，最終，破壞了珊瑚礁以及它們支撐的食物鏈。

在西伯利亞，永久凍結帶開始融化，釋放了更多的溫室氣體。

人類文明對我們的地球確實產生了深刻的影響，幾乎沒有哪個地方沒有人類的足跡。但是未來怎么辦？人類對地球的挑戰(zhàn)比我們想象的更大。

在墨西哥的尤卡坦半島，森林連綿數(shù)百公里，在森林中掩藏著的毀塌的烏斯馬爾金字塔，是一千多年前瑪雅人建造的一個遺失的文明（圖10）。

（10）電腦復原圖中的烏斯馬爾金字塔是那么壯觀

關于瑪雅文明的消失有很多理論，有說是因為戰(zhàn)爭，有說是因為干旱，但有一件事是確定的：沒有哪個文明會永遠存在。瑪雅文化1000多年的起起伏伏似乎不可思議，但是和地球的一生相比這不算什么。這個地區(qū)并不是一直都是森林，有時候它在海底，有時候被冰雪覆蓋。

6500萬年前這里就是?？颂K魯伯墜落的地方，但它也沒有留下太多的痕跡，地球和生命會復原，有時候甚至會從巨大的災難中因禍得福。這種抵抗災難的能力也讓我們的地球顯得很特別。

我們的地球真的很堅強，它甚至可以應付我們對它所做的一切：我們破壞森林，但是森林在幾千年內又會成長起來；

我們可以燃燒掉地球的化石燃料，讓大氣層充滿二氧化碳，即使是那樣，地球也只需要100萬年左右便可恢復大氣層；

甚至因為我們而滅絕的動物最終也會被代替，隨著進化的不斷進行，地球會創(chuàng)造出更加多樣化的生物。

但這些并不意味著我們強加給地球的變化不要緊，也不意味著地球會沒事。如果繼續(xù)任由人類破壞我們賴以生存的環(huán)境，我們最終將會給自己帶來災難。