地球的起源和发展史？
自1543年波兰天文学家哥白尼提出日心说以来，天体演化的讨论突破了宗教神学的束缚，开始了真正意义上的地球和太阳系起源的科学讨论。1644年，R .笛卡尔在《哲学原理》一书中提出了太阳系起源的第一个理论。他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质旋转运动中形成的不同大小的漩涡中形成的。一个世纪后，布丰在1745的《一般和特殊博物学》中提出了第二个理论，认为一个巨大的物体，推测是一颗彗星，与太阳发生了碰撞，导致太阳的物质分裂成碎片，飞入太空，形成了地球和行星。事实上，由于彗星的质量一般都很小，不可能从太阳上敲出大量足以形成地球和行星的物质。在布丰之后的200年里，人们提出了很多理论，基本上都倾向于笛卡尔的“一元论”，即太阳和行星都是由同一个原始气体云凝聚而成的；还有一种二元论观点认为行星物质是从太阳分离出来的。1755年，德国著名古典哲学创始人I .康德提出了“星云假说”。1796年，法国著名数学家、天文学家P. S .拉普拉斯在《论宇宙体系》一书中，独立提出了太阳系起源的另一个星云假说。由于拉普拉斯和康德的理论在基本论点上是一致的，后人称之为“康德-拉普拉斯理论”。整个十九世纪，这一理论在天文学中一直占据主导地位。
本世纪初，由于康德-拉普拉斯理论无法满意地解释太阳系中越来越多的观测事实，“二元论”理论再度流行。1900年，美国地质学家张伯伦(T. C. Chamberlain)提出了太阳系起源的理论，被称为“星子理论”。同年，莫尔顿发展了这一理论。他认为，一旦一颗恒星移动到离太阳非常近的距离，就会在太阳的正面和背面引起巨大的潮汐，从而抛出大量的物质，这些物质逐渐凝聚成许多固体团块或粒子，称为星子，并进一步聚合成行星和卫星。
现代研究表明，由于宇宙中恒星相距遥远，相互碰撞的可能性极小，莫顿的理论没有说服力。因为所有灾变理论的共同特点是将太阳系的起源归结于某种极其偶然的事件，缺乏充分的科学依据。我国著名天文学家戴文赛于1979年提出了太阳系起源的新理论。他认为整个太阳系都是由同一个原始星云形成的。这个星云的主要成分是气体和少量固体尘埃。原始星云开始旋转，同时由于自身引力收缩，形成星云盘，中间部分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步吸积演化为行星。
总的来说，关于太阳系的起源有40多种理论。本世纪初迅速流行的突变理论是对康德-拉普拉斯星云理论的挑战。本世纪中叶出现的新星云理论是以康德-拉普拉斯理论为基础的解释太阳系起源的更完善的理论。人们对地球和太阳系起源的认识也是在这个曲折的发展过程中不断深化的。
至此，我们可以给出以下关于原始地球形成的物质和方式的可能结论。形成原始地球的物质主要是上述星云盘的原始物质，其成分主要是氢和氦，约占总质量的98%。此外，还有太阳早期收缩演化阶段抛出的固体尘埃和物质。在地球形成过程中，由于物质的分化，轻物质不断与氢、氦等挥发性物质分离，被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系外。因此，只有重物质或地球物质被凝聚，才能逐渐形成最初的地球，演变成今天的地球。水星、金星和火星和地球一样，可能也是以类似的方式形成的，因为它们靠近太阳，它们保留了更多的重物质。而木星、土星等外行星，因为远离太阳，仍然保留了较多的轻物质。虽然对于原始地球的形成方式还有很多猜测，但大多数研究者都认同戴文赛先生的结论，即星云盘形成后，由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘中的物质，包括尘埃层，由于碰撞吸积形成了许多原小行星或星子，然后逐渐演化成行星，地球就诞生在其中。据估算，地球形成所需时间约为1亿年至1亿年。离太阳较近的行星(类地行星)形成时间较短，离太阳较远的行星形成时间较长，甚至达到数亿年。
关于原始地球是热还是冷，科学家们有不同的看法。从地球起源的古老理论出发，大多数人一度认为地球起初是一个熔融体。经过几十亿年的地质演化，地球仍然保持着热度。现代研究的结果倾向于地球低温起源的理论。地球早期的状态是高温还是低温，目前还存在争议。但是，无论是高温起源还是低温起源，地球大体上都经历了一个由热变冷的阶段。因为地球内部的热源，这个冷却过程极其缓慢，直到今天地球还处于持续冷却的过程中。
第二，地球的演化
地球表面的基本轮廓可以清楚地分为两部分，即大陆和海洋盆地。大陆是地球表面的高地，海洋盆地是比较低洼的地区，里面充满了巨量的海水。大陆盆地和海洋盆地共同构成了地球岩石圈的基本组成部分。因此，岩石圈的演化，即大陆和海洋盆地的构造演化。关于地球内部的结构，请参阅地球圈层结构一节。
目前，大多数地球科学家已经证实了大陆漂移现象，并一致认为地球、海洋和陆地的结构分布和变化与大陆漂移运动直接相关。相对较硬的岩石圈板块作为一个整体在它下面的软流圈上运动；由于岩石圈板块的相对运动，造成了大陆漂移，形成了今天地球上海洋和陆地的分布。地球岩石圈可分为海洋岩石圈和大陆岩石圈。一般来说，前者的厚度是后者的一半，海洋岩石圈的厚度很不均匀，最厚的地方达到80公里。
大多数大的地球板块是由大陆岩石圈和海洋岩石圈组成的，但是巨大的太平洋板块是由单一的海洋岩石圈组成的。地球上的陆地面积约占整个地球面积的30%，其中约70%分布在北半球、赤道附近和北半球中纬度地区，这很可能与地球自转引起的大陆岩石去极化运动有关。
在全球范围内，几乎所有分布在大陆附近的大陆地壳岛屿都位于大陆的东海岸一侧，大陆的一些东部边缘被一系列由大陆地壳岛屿组成的色彩斑斓的岛群所包围，形成显著的向东突出的岛弧。全球大陆地壳岛屿的分布特征可以用岩石圈板块的总体西移和边缘海底的扩张来解释。长期以来，人们注意到地表的一些大陆结构是可以拼凑起来的，就像拼图一样，尤其是在非洲西海岸和南美洲东海岸之间。这种现象可以用大陆岩石圈的直接破裂和大陆岩块的长期漂移来解释。这就是我们后面要介绍的，关于杜托提出今天的大陆是由北半球的老鸦古陆和南极洲附近的冈瓦纳陆断裂漂移形成的。
1966年，H. W. Menard等人收集了当时所有关于海洋深度的数据，重新做了世界海洋深度的统计，得出全球陆地海拔平均高度为0.875 km，海洋平均深度为3.729 km。大陆与海洋之间有一条数十公里宽的被海水淹没的边缘带，它包括大陆架和大陆坡，两者加起来占地球表面积的10.9%。大陆地壳和大洋地壳的区别非常明显。大陆地壳的化学成分主要是花岗岩，而洋盆下的岩石主要是玄武岩或辉长岩。因此，整个地壳可分为两种类型:大陆硅铝地壳和大洋硅镁地壳。
关于大陆的起源，地质学家和地球物理学家A. L .杜托伊特(A. L. Du Toit)在他的著作《1937年我们的漂移大陆》中提出了一个模型，认为有两个原始大陆。如果这个模型成立，那么这两个原始大陆就叫做Lanrasia和Gondwanaland)；分别是；事实上，正如魏格纳等人以前所主张的那样，全球大陆只是拼凑成一个古老的大陆。杜托特认为，两个原始大陆最初形成于地球两极附近，其中劳亚古陆在北，冈瓦纳古陆在南。它们形成后，逐渐解体，漂流到今天大陆块体的位置。
早在19年底，地质学家E. Suess就已经认识到地球南半球各大陆的地质构造非常相似，并将其合并为一个古大陆进行研究，并称之为冈瓦纳大陆，它源于印度东部和中部的一个标准地层区名称(Gondwana)。冈瓦纳包括南美洲、非洲、马达加斯加、阿拉伯、印度、斯里兰卡、南极洲、澳大利亚和新西兰。它们都形成于同一地质时代，岩层中有相同的植物化石，称为冈瓦纳岩。杜托特用来证明老鸦和冈瓦纳存在和漂移的主要证据来自地质学、古生物学和古气候学。根据30多年积累的资料，有力地证明了冈瓦纳学说基本正确。
老鸦洲是欧洲、亚洲和北美的结合体。即使是现在，这些大陆也相距不远。老鸦古陆具有复杂的形成和演化历史，主要由几个古陆块合并而成，包括古北美陆块、古欧洲陆块、古西伯利亚陆块和古中国陆块。在晚古生代(约3亿年前)，这些古陆块逐渐被扰动和碰撞，并在早、中石炭世至二叠纪(即2亿至2.7亿年前)逐渐闭合。古地质、古气候和古生物资料表明，老鸦古陆在石炭纪-二叠纪时处于中低纬度地区。中生代以后(也就是最近的1亿-2亿年)，劳亚大陆逐渐断裂解体，导致北大西洋扩张形成。研究表明，世界新造山带的形成和分布是老鸦和冈瓦纳断裂漂移的构造结果。在这个过程中，大陆岩石不均匀西移和离极运动的规律非常明显。总的来说，劳亚古陆曾经位于北半球中高纬度地区，冈瓦纳古陆曾经位于南半球南极附近。这两个大陆被一个叫做古地中海的区域(也被称为特提斯地槽)分开。
在杜特(1937)提出老亚和冈瓦纳学说之前，早在1912年，魏格纳就提出了地球上只有一个原始大陆的学说，称之为联合古陆。魏格纳认为它形成于石炭纪(大约2.2亿-2.7亿年前)。魏格纳把联合古陆作为他描述大陆漂移的出发点。然而，按照人们目前的理解，魏格纳提出的统一古陆绝不是一个原始大陆。虽然仍然有大量的人赞同联合古地的想法，但他们的古地复原图与魏格纳提出的大相径庭。反而有点接近杜特的两古地分布理论。
过去2亿年的大陆漂移和板块运动已经得到证实和广泛认可。但有人推测，板块运动很可能早在30亿年前就开始了，不同地质时期板块运动速度不同。大陆之间不断发生碰撞和拼接，也不断发生破裂和分离。大陆岩石的多次碰撞形成了褶皱的山脉，这些山脉连接在一起形成了新的大陆，海底扩张形成了新的洋盆。所以准确恢复两亿多年前大陆所谓的“漂前漂”是非常困难的。地球的年龄有46亿年的历史。目前已知地球上最古老的岩石有37亿年，分布面积相当小。这样，从46亿年到37亿年，大约有9亿年是完全缺失地质数据的。此外，地球上25亿年前的地质记录也非常有限，这给地球早期历史情况的研究带来了很多困难。因此，直到现在，我们还没有一个关于地球早期历史的统一理论。
地球的起源也要追溯到与生命有关的元素和化学分子的起源。所以生命的起源应该从宇宙形成之初开始，所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素。大约66亿年前，银河系发生了一次大爆炸。经过长时间的胶合，其碎片和松散物质在大约46亿年前形成了太阳系。地球作为太阳系的一员，也是在46亿年前形成的。然后，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，转化为动能和热能，导致温度上升，地球内部元素的放射性热能也随之升温，于是最初的地球处于熔融状态。在高温地球自转的过程中，其中的物质发生了分化，重元素沉降到中心凝结成核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。这个过程需要很长时间，原始地壳出现在大约38亿年前，这与月球表面大多数岩石的年龄一致。生命的起源和进化与宇宙的起源和进化密切相关。生命的构成元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫等，来自于大爆炸后元素的演化。资料表明，前生物阶段的化学进化不仅限于地球，化学进化的产物在宇宙中广泛存在。在星际演化中，一些生物分子，如氨基酸、嘌呤和嘧啶，可能在星际尘埃或凝聚星云中形成，然后在一定条件下在行星表面产生肽和多核苷酸等生物聚合物。通过前生物进化的几种过渡形式，最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。至此，生物的进化开始，地球上产生了无数复杂的生命形式，直到今天。38亿年前，地球上形成了稳定的陆块，各种证据表明液态水圈是热的，甚至是沸腾的。一些极端嗜热古细菌和产甲烷菌可能最接近地球上最古老的生命形式，它们的代谢模式可能是化学和无机自养。35亿年前西澳大利亚瓦拉沃群中的微生物可能是地球上存在生命的最早证据。原始地壳的出现，标志着地球从天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命开始逐渐形成。然而，在很长一段时间里，生物并不多。直到5.4亿年前的寒武纪才出现大量带壳的后生动物，所以寒武纪之后的地质时代称为显生宙。在中世纪，西方也非常流行《圣经》中描绘的上帝在七天内创造了一切。今天看来，生命的起源并不像这些古老的传说或神话中所描述的那样，而是说明了人类长期以来对生命起源之谜倾注了极大的热情和关注。但是生命的起源应该如何发生呢？科学是如何探索这个永恒的奥秘的？我们取得了哪些进展？还有哪些问题没有解决？首先，生命的起源，第一个谜团是生命的时间，起源的时间。在西方中世纪，人们对圣经中上帝造人的故事深信不疑。1650年，一位爱尔兰大主教根据《圣经》中的描述推算出上帝创世的确切时间，另一位牧师甚至将创世时间更精确地推算到公元前4004年6月23日上午9点。也就是说，生命的起源是6000年前，这当然不是事实，但这是什么呢？真的是很科学的回答。科学如何回答生命起源的时间？也就是说用化石来回答，化石保存在岩石中。我们知道，生物死后，在适当的条件下，它们的遗体被保存在岩石中。我们称之为化石。地质历史中形成的岩层，就像一本编年史，深埋在这些岩石中，更古老的生物化石保存在岩层底部。到目前为止，我们发现最古老的生物化石是来自澳大利亚西部的岩石，大约在35亿年前。这些化石类似于现在的蓝藻。它们是一些原始的生命，肉眼是看不见的。它的大小只有几微米，到几十微米，所以我们可以说生命起源不晚于35亿年。同时，我们知道地球形成于大约46亿年前。有了这两个数据，我们就可以看到生命起源的年龄，大致可以定义在46亿年到35亿年之间。在科学发展的今天，地质学家认为，在地球形成初期，地球受到了大量小行星和陨石的撞击，不适合生命的生存。与其说当时地球上有生命，不如说是在毁灭生命，所以地球上生命起源的时间不早于40亿年。此外，在格陵兰岛38.5亿年前的岩石中发现了碳。我们知道，碳有两种，一种是无机碳，一种是有机碳。另外，这种碳可以分为重碳和轻碳，所以我们可以根据这种碳中轻碳和重碳的比例来推断这些碳的来源。根据碳的同位素分析，科学家推测它是有机碳，来自生物体。也就是说，通过这种方式，我们大大缩短了生命起源的时间，也就是在40亿年到38亿年之间，从地球上的生命起源开始，一直到现在，都是一部无休止的生命进化史。