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回溯之旅:探索蓝色星球的历史(一)

2023-04-05 21:48 作者:E丶T丶F  | 我要投稿

      说起地球,大家都知道她是我们居住的家园。但是,如果再让你多说几句,许多人就会陷入沉默,不知从何说起了。这个和我们生活息息相关的蓝色星球,似乎我们对她知之甚少。

      地球,她是谁?她从何而来?经历了什么?今天,就让我们一起来听听她的故事!

      大约在2500年前,就有一些学者提出地球是一个“球体”的观点。在此之前,人们一直认为地球是一个平面。根据历史记载和学术研究,泰勒斯是古希腊最早提出地球是球形的学者之一,他通过对船舶在远离海岸线的地方消失现象的观察,认为地球不可能是平坦的,而是呈现出球形的形状。这一观点后来被毕达哥拉斯和亚里士多德等学者接受并加以确认。

地球简介

      首先,它是一个直径约为7917英里(12742公里),两极稍扁、赤道稍凸的橘状球体,这种形状被称为地球的地理偏压。


《Time》杂志,传达「用心注视地球」理念。图片来源:TIME


     这种地理偏压是由于地球自转引起的离心效应,使得赤道处的周围相对于两极处有较大的周向速度,导致赤道区域的膨胀现象,从而呈现橘状或勺状的形状,也被称为地球的赤道膨胀或赤道膨胀现象。在一般的描述和理解上,我们可以将其视为一个近似于椭球体的三维几何体。

     地球的自转速度为每小时1670公里,绕太阳公转的速度为每秒29.78公里。地球的自转轴是倾斜的,这是导致地球经历季节变化的主要原因之一。按照我们上面说的,地球近似于椭球体,因此它绕着太阳公转的轨道也是椭圆形的。在不同时间,地球离太阳的距离会有所不同。但是,即使地球到太阳的距离相同,由于地球的自转轴倾斜的原因,不同的地区在同一时间也会受到不同的日照量,从而产生季节的变化。

      同时,地球的磁场也是其重要的特征之一,它是由地球内部的液态外核所产生的,具有保护生命免受太阳风和宇宙射线的影响的作用。

     地球的大气层由五个层次组成,从地表往上分别是对流层、平流层、臭氧层、中间层和热层。地球上有广泛的生命,包括动植物和微生物,它们都生活在地球上的不同环境中,并相互作用。

     那么这个橘状球体的起源是什么,年龄又是多少,经历过什么年代呢?

起源假说

     近些年来,科学家就地球的年龄和起源做了很多研究,并提出了一些有趣的假说和推测。在地球起源的研究中,目前存在着多种不同的假说,其中比较有代表性的包括:

  1. 星云假说:也称为宇宙尘埃云假说,认为地球和太阳系其他行星的起源是来自于太阳系形成时形成的旋转气体和尘埃云。这些气体和尘埃云随着时间的推移逐渐凝聚成为了行星,这其中也包括了我们的地球。

  2. 原始地幔假说:也称为分异假说,认为地球形成时已经具有地幔的成分,这些物质因为密度和化学性质的不同而分层,在地球形成初期逐渐聚集和沉淀。其中地球的中心部分被金属铁占据,而较轻的物质形成了地球的地幔和地壳。

  3. 碰撞假说:认为地球形成时是由两个大型天体碰撞形成的,这次碰撞使得一些物质被抛射到空间中,而剩余的物质逐渐聚集和沉淀,形成了地球。这一假说还可以解释月球的起源,即抛射到空间中的物质后来聚集成了月球。

年代回溯

      关于地球的年龄,根据最新的科学研究,通过对地球上各种物质的放射性衰变(‍放射性碳定年法 - Radiocarbon dating)、地球磁场的变化、陨石的成分和年龄等多种方法,总体上可以认为地球的年龄约为46亿年左右。

      地球的历史通常按照地质时代进行划分,地质时代是地球历史的主要时间单位,其划分是根据地球地壳中的岩石、矿物、化石等地质记录以及地球内部的地质活动进行的。地球的历史主要分为以下几个时代:

冥古宙 (Hadean Eon)

      冥古宙是地球历史上最早的时期之一,大约距今45亿年前到40亿年前,也被认为是地球形成后的第一个地质时期。在这个时期,地球遭受了频繁的陨石撞击,高能量的火山活动,以及其他极端的环境条件,包括高温和缺乏氧气的大气层。这个时期的地球表面与现在非常不同,但它为后来生命的演化提供了必要的条件和基础。

太古宙(Archean Eon)

      太古宙的时间跨度大约为40亿年前至25亿年前,被认为是地球形成之后的第一个地质时期。在这个时期内,地球经历了许多重要的事件,包括地壳和岩石圈的形成、海洋和大气的出现,以及生命的起源等。由于缺乏明确的地质纪,太古宙主要通过对岩石和化石的研究来了解。

元古宙(Proterozoic Eon)

     元古宙的时间跨度约25亿年前至5.4亿年前,是地球历史上的第二个时代。它包括了三个地质纪,古元古代(Paleoproterozoic Era)、中元古代(Mesoproterozoic Era)、新元古代(Neoproterozoic Era)。

古元古代(Paleoproterozoic Era)

    古元古代约为25亿年前至16亿年前,是元古宙的第一个地质纪。在这个时期内,地球上发生了一些重要的事件,包括岩石圈的形成和稳定、生命的进化和大氧化事件等。同时,地球上的大陆和海洋也进一步演化和扩张,这个时期也是地球历史上最早的大陆形成时期之一,许多现今存在的大陆核心就形成于此时期。还包括一些重要的地质事件,如雪球地球(Snowball Earth)事件,以及形成了一些重要的矿产资源,如铁矿石和铜矿石等。

    其中大氧化事件(Great Oxygenation Event),也称为“氧化事件”或“氧气革命”,是指在古元古代晚期,约24亿至22亿年前,地球上的氧气大量积累,导致了地球气候、地质、化学和生物环境的巨大变化。在此事件之前,地球的大气层主要由二氧化碳、氨、甲烷等元素组成,缺乏氧气,这使得原核生物占据了地球的主导地位。而随着光合作用的出现和繁荣,氧气开始积累,导致了地球气候的变化、海洋和陆地生态系统的演化以及一系列新的地质和化学过程的出现。大氧化事件是地球历史上的一个重要事件,也是生命进化史上的一个重要转折点。

中元古代(Mesoproterozoic Era)

    中元古代约16亿年前到10亿年前,是元古宙的第二个地质纪。在这个时期内,地球上的大陆和海洋继续演化和扩张,同时出现了许多新的生物群和地质事件。这个时代的重大事件是哥伦比亚超大陆的分裂,罗迪尼亚超大陆的形成和有性生殖的进化。这个时期也是真核生物和多细胞生物的进化时期,大量的蓝藻、浮游生物和海绵等生物形态都已出现。

新元古代(Neoproterozoic Era)

    新元古代约10亿年前到5.4亿年前,是元古宙的第三个地质纪。在这个时期内,地球上出现了更多的生命形态,包括一些古老的多细胞生物和海藻。它又被分为三个地质纪:托尼亚纪、低温纪和埃迪卡拉纪。这个时期也是地球史上最重要的事件之一“大寒武纪生物大爆发”(Cambrian Explosion)的前奏期,其时期内的变化为寒武纪的生命多样性和丰富度的爆发奠定了基础。

显生宙(Phanerozoic)

     显生宙是地球历史上最近的宙,约从5.4亿年前至今。它开始于寒武纪末期的大规模生物爆发事件,生物种类迅速繁荣多样化。

     显生宙共分为三个时期:古生代(Paleozoic)、中生代(Mesozoic)和新生代(Cenozoic),每个时期又被分为若干个地质纪。该时期的特点是出现了多样的生命形式和复杂的生态系统,包括了古生物群、恐龙和哺乳动物等生物类群的出现和灭绝。此外,地球上发生了多次大规模的地质事件,如板块构造运动、海平面的变化和气候的变迁等。

结语

     下一篇,我们将进一步探讨显生宙的古生代、中生代和新生代。在这个时期,发生了很多重要的生物和地质事件,如三叠纪恐龙的出现,它们支配了地球上的陆地动物,成为当时陆地上最大、最威猛的动物。同时,板块构造运动、海平面的变化和气候的变迁也在这一时期发生着。另外,这个时期还发生了多次大规模的生物灭绝事件。最令人激动的是,人类在新生代的晚期登上了历史舞台。


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