地球的成长史?
地球已经是46亿年的寿星,起源于原始太阳星云。大约在30-40亿年前,地球上开始出现最原始的单细胞生命,然后逐渐进化,出现了各种不同的生物。地球的平均赤道半径为6378.14 km,比极地半径长21 km。
地球的内部结构可分为三层:地壳、地幔和地核。在地球引力的作用下,大量气体聚集在地球周围形成一层毯子,这就是地球的大气层。
地球就像一个陀螺,沿着它的旋转轴从西向东旋转。她的自转周期是23小时56分4秒,大概是24小时。同时,地球围绕太阳运行,其轨道为椭圆形,半长为149597870公里。一次公转需要365.25天,也就是一年。
大约50亿年前太阳系诞生后,大约5亿年后地球开始形成。地球是由原始太阳星云的分馏、坍缩和冷凝形成的。首先,星子聚集成行星轮胎,然后增殖形成原始地球。
原始地球获得的星子相对较冷,但落在原始地球上的每个星子运动能量高,通过撞击转化为热能;此外,由于星子的堆积,地球行星外部重量增加,内部被压缩,压缩部分消耗的能量转化为热量而保存下来;再加上铀、钍、钾等放射性元素衰变产生的热量积累,地球开始变热,最终大部分地区的温度超过了铁的熔点。原始地球中的金属铁、镍、硫化铁因密度大,熔化后流向地心,形成液态铁核。
随后,地球平均温度进一步上升,导致地球中大部分物质熔化,比母质轻的熔化物质上浮,将热带带到地表,冷却后向下下沉。这种对流控制下的物质运动,使得原始地球发生了全球分化,演化为层状地球,即最原始的地核,中心是一个铁核,表面是一种低熔点的轻质物质,地核进一步增殖膨胀形成地壳。地核和地壳之间是地幔。分化是地球最重要的功能,它导致地壳和大陆的形成,以及大气和海洋的形成。
大多数专家认为,地球上的水大约出现在40-36亿年前,当时地球还处于形成阶段,不断受到成千上万颗彗星和陨石的撞击。科学家认为,这些撞击地球的小行星中有许多富含水资源——它们的形式包括蒸汽、液态水和冰。
氢氧结合形成的水最初隐藏在一些矿物质中。当原始地球变热并部分融化时,水被释放出来,随熔岩移动到地表,大部分以蒸汽状态逃逸,其余部分在漫长的地质历史中逐渐充满海洋。在原始地球变暖导致的分化过程中,地球内部释放的气体形成了大气层。早期地球的大气成分与现代不同。正是因为紫外线辐射的能量,原来的大气成分发生反应,从无机物变成有机小分子,再发展成有机高分子物质组成的多分子体系,进而进化成细胞,生命才得以开始和进化。
早期分化阶段后,地幔固结,原始地壳和大陆发育,海洋和大气形成。
地核和地幔的变化对地球磁场的变化起主导作用。地质构造的演化、板块的形成和运动、地震、火山等自然现象表明,地球内部处于热力和机械失衡状态,存在巨大的力源,使得运动不断。
地核的两个可测量的物理特性是磁场和热量。地核通过两种重要的直接方式对地幔产生影响。一种是向地幔底部提供热量,激发地幔深处的热对流,即热量的输出是通过传导和对流;第二是在地幔上施加机械扭矩。这种相互作用和其他地球过程,包括大气运动,决定了一天的长度和地球轴在空间的方向。
地幔对流是发生在地幔中的一种热模式,也是地幔物质的一种运动过程。地幔中的这种热对流是从地球内部向地球表面输送能量、动量和质量的有效方式,很可能是地球演化的驱动力。
地球的顶层是一层厚约100公里的坚硬岩石层,称为岩石圈,它包括地壳顶部和上地幔。岩石圈之下是上地幔低速层,少部分熔融,但固体介质长期处于高温高压环境下会有流变特征,整个低速层可以流动变形,所以称为软流圈,其下边界深约220公里。岩石圈不是一个整体,而是由构造活动带分隔的、不断相对运动的若干刚性板块。全球岩石圈最早被划分为六大板块:欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度-澳大利亚板块和南极板块。这些板块的边界不是大陆边缘,而是洋脊、岛弧结构和水平断层。除了太平洋板块完全是水,其余都是陆地和海洋。大多数地震和火山发生在板块边界。板块构造对大陆板块的连接和分离以及生物物种的迁移和演化具有重要意义。
根据板块构造理论,地球上层的构造运动和地震活动主要是这些板块相互作用的结果。板块变形主要发生在其边界,板内变形主要是大规模的造山运动。地球表面有环太平洋地震带、欧亚地震带和大西洋的一条很长的弱地震带,是板块的边界。
美洲、非洲、欧洲和格陵兰岛在2亿年前都是长时间相连的,大约在2亿年前开始分裂,然后扩张形成大西洋。这个过程叫做“分散”;而印度板块只是在0.7-0.6亿年前漂移到亚洲附近,然后与欧亚板块相撞。这个过程叫做“收敛”。板块将沿转换断层分离、碰撞和滑动,这是板块构造理论的核心。
在板块碰撞过程中,较重的大洋岩石圈被插入到较轻的大陆岩石圈之下的地幔中,称为“俯冲”。正是由于印度板块的俯冲,中国青藏高原成为新生代陆地上地壳厚度最大、海拔最高的地区,对全球环境影响巨大。
由于板块的聚散和不断运动,为矿物的形成创造了许多有利条件。在汇聚区,岩石圈俯冲到大陆或岛弧下并重熔,含矿溶液上涌。世界上许多硫化物矿床都与板块汇聚有关。在岛弧与大陆之间的边缘海域,沉积物中含有大量有机质,创造了生油条件。东海、黄海和南海就是这样的区域。板块的离散边界就是新海床生成的地方。海水侵入岩石裂缝,溶解地幔上涌物质,产生热水沉积。
据英国媒体报道,最新研究显示,地球所在的银河系中可能存在约600亿颗“宜居”行星,这些行星都具备支持生命存在的条件。这一发现意味着地球不远处可能存在地外生命。