最熟悉和最陌生的地球
——中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所翟明國院士談地球

文/邱玥

翟明國院士

地球是人類賴以生存的星球，是人類生命的搖籃，更是人類共同生活的家園。近些年來，地球似乎成為了“網(wǎng)紅”和“影視寵兒”，從《2012》描述地球“世界末日”，到《流浪地球》描述人類帶著地球向宇宙逃亡，足見人類和地球的關(guān)系是何等密切。每個人對地球是應(yīng)該是最熟悉的，可是實際上，關(guān)于地球的知識，很多人都感到陌生，地球?qū)ο喈敹嘁徊糠秩藖碚f，仍然是一個神秘的星球。而與其他國家相比，我國對地球知識的普及做得還不夠好。

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所翟明國院士，作為國內(nèi)外知名地球工作者，對于地球的歷史有著深入研究和深刻見解，他認為有必要喚起大家對地球知識的渴望，因為了解地球后，就知道人類對于地球負有神圣的使命。本期就由翟院士帶領(lǐng)我們真正了解這顆最熟悉又最陌生的藍色星球。

人們見面常問：你是誰？多大了？你從哪里來？要到哪里去？對地球而言，同樣存在這些問題。地球處于宇宙之中，太陽系是宇宙中一個星系，地球就在太陽系里。與萬物一樣，地球也有前世、今生和未來。地球自誕生到現(xiàn)在已有46 億年，在這期間，它經(jīng)歷了驚天動地、翻天覆地的變化。它最初叫“混沌地球”，呈一片混沌，后來逐漸分層，有了地核、地幔和地殼，有了大氣圈、水圈和生物圈，就是我們現(xiàn)在的地球。地球還在繼續(xù)演化，最終成為一個什么樣的地球，沒有人知道。

與古人認為的天圓地方不同，地球是一個旋轉(zhuǎn)的球體，但它并不是一個整體，而是有圈層的，由地心至地表依次為地核、地幔和地殼（類似于雞蛋的構(gòu)造，蛋黃、蛋白和蛋殼）。人類生存在地球表面，也就是上地殼層，地殼的平均厚度約17 公里，其中大陸地殼厚度較大，平均約為35 公里。從厚度比例上來說，人類賴以生存的地殼還不如雞蛋的蛋殼厚。

生命起源于運動，地球圈層之間并不是靜止、僵死的，而是相互運動、有生命的，所以地球也被稱為運動的地球。地球內(nèi)部有巖漿、有流體在不斷地運動、運移，構(gòu)造運動引發(fā)火山噴發(fā)、地震和大陸漂移。地殼和地幔的相互作用使得滄海變桑田、桑田變滄海，人類一直在摸索地球運動的規(guī)律，比較有名的一項是由德國氣象學家魏格納提出的大陸漂移假說，后來發(fā)展了板塊構(gòu)造理論?，F(xiàn)在普遍認為，在2.5 億年以前，各個大洲是連在一起的，后來逐漸分開，成為不同的大陸，就是現(xiàn)在的樣子。板塊學說是20 世紀6、70 年代最偉大的一項自然科學貢獻，目前該項科學仍在繼續(xù)發(fā)展。

地球的運動引發(fā)了大陸形成和演化，也讓人類的祖先走向陸地（人類起源學說認為人類祖先是魚類），大陸殼則從誕生一直保留到現(xiàn)在，如果我們要想了解地球的歷史，就要研究大陸。通過研究巖石，就能發(fā)現(xiàn)大陸的年齡，中國最早的石頭是38 億年，世界最早的石頭來自澳大利亞的杰克山一種叫做鋯石的礦物，它的年齡是44億年，因此證明大陸形成了44 億年，因為這時才形成規(guī)模的大陸殼。不過，地球的年齡還需向前推一兩億年，46億年就是我們現(xiàn)在所確定的地球年齡。

地球的演化歷史引出地球的命運，如果說地球是有生命的，那么地球的命運是什么？如果我們把地球和太陽系其他行星對比，就會發(fā)現(xiàn)它們有兩種形態(tài)，類地行星和類木行星。類地行星和地球一樣，有核、幔還有殼，類木行星則是氣體行星，我們了解行星的目的是為了更好認識地球，研究地球如何演化、預(yù)測地球未來變成什么樣，這是人類目前最重要的任務(wù)。在這其中，月球相對而言還算上人類比較了解的對象了。月球是地球的衛(wèi)星，不過我們研究的時候可以暫時把它看作是一個行星。通過研究中國嫦娥五號取回的月壤樣品，可以測出它20 億年前已經(jīng)“死”了，即沒有生命、沒有能量、沒有地震、沒有巖漿......通過行星“由生到死”的歷程可以得知，地球不是越來越熱，而會越來越冷，地球的命運不是爆炸，是僵死。雖然地球現(xiàn)在處于壯年期，有水有氧氣，生氣勃勃，但是大約45 億年之后，或許月球的現(xiàn)在就是地球的未來。

地球可能是太陽系中最幸運的行星，它具備“四個唯一”：唯一有宏觀水和氧氣的星球，供萬物生長；唯一充分演化到現(xiàn)在狀態(tài)（有核-幔-殼分異和生物圈、大氣圈）的星球；唯一有生命、有林草樹木的星球，同時它也是唯一有智慧類高等動物的星球。

地球原始大氣出現(xiàn)于地球形成初期，距今約46 億年以前，主要成分是氫氣、氦氣和一氧化碳為主；次生大氣出現(xiàn)在距今45-20 億年前，主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等氣體。可見地球早期沒有氧氣，那么氧氣是從何而來？目前認為地球有兩大氧化事件，大約23.5 億-22 億年前的GOE（古元古代氧化事件）；以及發(fā)生在6 億-7 億年前的NOE（新元古代氧化事件），這兩次大氧化事件促使地球上的氧發(fā)展到現(xiàn)在的水平。

不得不說，地球是一個多災(zāi)多難的星球，但這種災(zāi)變?yōu)榈厍驇硇疫\，正是因為氧氣的出現(xiàn)，5億多年前出現(xiàn)了寒武紀生命大爆發(fā)，逐步演化為現(xiàn)在地球的繁榮。地球歷史上兩大氧化事件給地球帶來了現(xiàn)今的繁榮，氧氣濃度的變化造成了生物的進化，從最早的微生物一直到高級生命的出現(xiàn)。

氧氣形成了，那么作為孕育生命重要的因素——水是怎么來的呢？主要來自地球深部和天體碰撞兩個方面。通過研究可以得知，在44 億年前的鋯石里就發(fā)現(xiàn)了水的作用，但并不確定是不是宏觀水；目前觀察到的最早宏觀水出現(xiàn)在39億年前。

地球的演化和其他類地行星一樣，遵循著客觀的演化規(guī)律：地球內(nèi)能的消耗規(guī)律，還受到太陽系運動的影響，人類不能從根本上來改變此演化進程。地球本身也遵循著從不宜居到宜居、再到不宜居的演化模式，太陽系中沒有比地球現(xiàn)在更宜居或者今后更宜居的星球。在46 億歲地球演化的長河中，顯生宙只有5 億多年，而約5萬年前才出現(xiàn)晚期智人。我們現(xiàn)在也不需要過度擔心將來地球會怎么樣，因為我們有足夠的時間了解地球，研究地球的演化規(guī)律，包括構(gòu)造的演化、礦物的演化以及生物的演化。演化正是地球重要的科學前沿，我們需要去深入探索研究、掌握更多的地球科學知識。

人類歷史經(jīng)歷了石器時代、青銅器時代、鐵器時代，再到能源時代和電子時代，人類在地球上生存、生活和發(fā)展都離不開地球資源，人類永遠不是地球的主宰，而地球則主宰著人類。但是現(xiàn)代人類搞反了這種關(guān)系，認為自己是地球的主人，隨意破壞環(huán)境、污染空氣、毀壞森林、滅絕生物……尤其是靠海吃海卻對大海毫無敬畏之心的日本，近日來不斷將核污染水排放到海洋中，這些種種人類的行為對地球環(huán)境造成了極大影響，如果現(xiàn)在還不及時停止，或許在不遠的將來就會受到反噬。

我們作為地球人必須肩負起自己的責任和使命，要正確認識地球的演化規(guī)律，要合理地利用地球資源，要合理科學地保護地球的環(huán)境，還要堅持合作共贏的國際發(fā)展理念。未來，地球科學將會非常重要，認識地球是地球人目前的第一知識需求，希望大家熱愛科學、崇尚科學、學習科學，學好地球科學知識，為我們共同的家園——地球盡一份責任。