正文 第3章 地球奧秘(2)(1 / 3)

地球有多大歲數?從人類的老祖先起,人們就一直在苦苦思索著這個問題。瑪雅人把公元前3114年8月13日奉為“創世日”;猶太教說“創世”是在公元前3760年;英國聖公會的一個大主教推算“創世”時間是在公元前4004年10月裏的一個星期日;希臘正教會的神學家把“創世日”提前到公元前5508年。著名的科學家牛頓則根據《聖經》推算地球有6000多歲。而我們民族的想象更大膽,在古老的神話故事“盤古開天地”中傳說,宇宙初始猶如一個大雞蛋,盤古在黑暗混沌的蛋中睡了18000年,一覺醒來,用斧劈開天地,又過了18000年,地成。

地球的年齡指地球從原始的太陽星雲中積聚形成一個行星到現在的時間。地球年齡約為46億年。地球年齡可分為天文年齡和地質年齡兩種。地球的天文年齡是指地球開始形成到現在的時間。地球的地質年齡是指地球上地質作用開始之後到現在的時間。從原始地球形成經過早期演化到具有分層結構的地球,估計要經過幾億年,所以地球的地質年齡小於它的天文年齡。通常所說的地球年齡是指它的天文年齡。

計量地球所經曆的時間,必須找到一種速率恒定而又量程極大的尺度。早期找到的一些尺度的變化速率在地球曆史上是不恒定的。1896年放射性元素被發現以後,人們才找到了一種以恒定速率變化的物理過程作為尺度來測定岩石和地球的年齡。最早嚐試用科學方法探究地球年齡的是英國物理學家哈雷。他提出,研究大洋鹽度的起源,可能提供解決地球年齡問題的依據。

1854年,德國偉大的科學家赫爾姆霍茨根據他對太陽能量的估算,認為地球的年齡不超過2500萬年。

1862年,英國著名物理學家湯姆生說,地球從早期熾熱狀態中冷卻到如今的狀態,需要2000萬—4000萬年。這些數字遠遠小於地球的實際年齡,但作為早期嚐試還是有益的。

到了20世紀,科學家發明了同位素地質測定法,這是測定地球年齡的最佳方法,是計算地球曆史的標準時鍾。根據這種辦法,科學家找到的最古老的岩石,有38億歲。然而,最古老岩石並不是地球出世時留下來的最早證據,不能代表地球的整個曆史。這是因為,嬰時代的地球是一個熾熱的熔融球體,最古老岩石是地球冷去下來形成堅硬的地殼後保存下來的。

20世紀60年代末,科學家測定取自月球表麵的岩石標本,發現月球的年齡在44億—46億年之間。於是,根據目前最流行的太陽係起源的星雲說,太陽係的天體是在差不多時間內凝結而成的觀點,便可以認為地球是在46億年前形成的。然而,這是依靠間接證據推測出來的。事實上,至今人們還沒有在地球自身上發現確鑿的檔案來證明地球活了46億年。

地球的內部結構

地球內部結構是指地球內部的分層結構。今天探測器可以遨遊太陽係外層空間,但對人類腳下的地球內部倒反而很難觸及,知之甚少。目前世界上最深的鑽?L也不過12千米,連地殼都沒有穿透。科學家隻能通過研究地震波、地磁波和火山爆發來揭示地球內部的秘密。一般認為,地球內部有三個同心球層:地核、地幔和地殼。

地殼是地球的表麵層,也是人類生存和從事各種生產活動的場所。地殼實際上是由多組斷裂的、很多大小不等的塊體組成的,它的外部呈現出高低起伏的形態,因而地殼的厚度並不均勻,大陸下的地殼平均厚度約35千米,我國青藏高原的地殼厚度達65千米;海洋下的地殼厚度為5—10千米;整個地殼的平均厚度約15千米,這與地球平均半徑6371千米相比,僅是薄薄的一層。

地殼上層為花崗岩層,主要由矽—鋁氧化物構成;下層為玄武岩層,主要由矽—鎂氧化物構成。理論上認為,地殼內的溫度和壓力隨深度增加,每深人100米溫度升高1C。近年的鑽探結果表明,在深達3千米以上時,每深人100米溫度升高2.5C,到11千米深處溫度已達200C。

目前所知地殼岩石的年齡絕大多數小於20多億年,即使是最古老的石頭一丹麥格陵蘭的岩石也隻有39億年;而天文學家考證地球大約已有46億年的曆史,這說明地殼層的岩石並非地球的原始殼層,是以後由地球內部的物質通過火山活動和造山活動構成的。

地殼下麵是地球的中間層,叫做“地幔”,厚度約2865千米,主要由致密的造岩物質構成,這是地球內部體積最大、質量最大的一層。地幔又可分成上地幔和下地幔兩層。一般認為上地幔頂部存在一個軟流層,推測是由於放射元素大量集中,蛻變放熱,將岩石熔融後造成的,可能是岩漿的發源地。下地幔溫度、壓力和密度均增大,物質呈可塑性固態。

地幔下麵是地核,地核的平均厚度約3400千米。地核還可分為外地核、過渡層和內地核三層,外地核厚度約2080千米,物質大致成液態,可流動;過渡層的厚度約140千米;內地核是一個半徑為1250千米的球心,物質大概是固態的,主要由鐵、鎳等金屬元素構成。地核的溫度和壓力都很高,溫度在5000C以上,壓力在1.32億千帕以上,密度為每立方厘米13克。