正文 第5章 行星中的代表:地球(2 / 3)

當然,德梅耶的推算在今天是站不住腳的,更難能可貴的是他不把《聖經》或者是某本宗教著作當作依據,而是去研究自然現象,用自然現象去推測地球的實際年齡。他的宇宙觀主要是受到而來卡迪爾的影響,但是這種漩渦宇宙觀在當時已經過時。取而代之的是牛頓的宇宙觀。在1687年出版的《數學原理》一書中,牛頓提出物體散熱的速度和物體的大小成正比。牛頓通過實驗驗證一個像地球一樣大的熾熱的球體,如果需要冷卻下來需要花上5萬多年的時間。

布封

著名的科學家牛頓在當時並沒有推測地球的年齡,但他為了後人計算地球的年齡提供了如一個很重要的基礎。

法國的著名的物理學家布封就是就是眼沿著牛頓的指示的方向向前進的一個科學家。他認為太陽係是一顆彗星撞擊太陽形成的,在撞擊下,太陽拋出了氣體和液體形成了各個行星和衛星。地球就是這其中的一個。

後來布封計算了地球從一個熔球到冷卻所需要的時間。但是他需要先知道熔球冷卻的速度,他用10個直徑相差半英寸的鐵球做實驗,首先,將它們全比加熱至通紅,然後測量冷卻之後,他發現冷卻的時間於溫度與球的大小成正比,由此計算出地球冷卻需要96670年。但是地球畢竟不是鐵球,布封在後來又對地球的實際年齡進行了估計,他估計地球約有30億年的曆史。

人們常說的地球的年齡是它的天文年齡,它的天文年齡是指地球形成的時間。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,從最原始的地球的演變到具有分層結構的地球,估計要經曆幾億年。地球的地質年齡小於地球的世紀年齡。

如果我們想要計量地球所經曆的時間,就必須找到一種速率恒定,量程極大的尺度。早期的人們找到的一些尺度的變化速率在地球曆史上是不恒定的,直到19世紀末,放射性元素被找到之後,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量岩石和地球的年齡。

以前古人在推測地球年齡的時候,受到神論的影響,推測出來的結果都是不符合邏輯的。世界上最早嚐試用科學的辦法推測地球年齡的就是英國的物理學家哈雷。在那時候,他提出研究大洋鹽度的起源,可能是提供解決地球年齡的依據;1854年,德國的科學家赫爾姆霍茨是根據太陽能對地球的年齡進行的估算,他認為地球的實際年齡不超過2500萬歲;1862年,英國著名的物理學家湯姆生則認為地球從早期的熾熱狀態中冷卻到如今,需要經過2000萬年到4000萬年。但是他們估計的這些是數字遠遠小於地球的實際年齡,但是對於早期的地球年齡的測量還是非常的有利的。

發現了同位素以後,科學家們開始使用同位素地質測定法測定地球的年齡。根據這種測量辦法,科學家們找到了最古老的岩石,這塊岩石的年齡約有35億歲。但這並不代表著整個地球的曆史。因為,最初時期的地球是一個熾熱的熔融球體。科學家們發現的最早的岩石是經過冷卻之後留下的,所以,地球的實際年齡要比35億歲還要早。

隨著科學的進一步發展,人們的研究進一步轉到了其他的星球。20世紀60年代末,科學家們測定從月球采集到的岩石標本,發現地球的年齡在44至46億年間。

3.地球的不斷膨脹

地球是一個有著生命的星體,我們也知道任何一種生命都將要走向死亡的。人們都是無法預知地球的未來,究竟地球還可以居住多長時間?學者們眾說紛紜,科學家們也在努力的探尋著問題的答案。

地球在幾十億年來不停的運轉、變化的。有的科學家認為地球的命運是注定的,即使各種生命物體都參與到綠色運動中來,地球上的生命最終還是會被高溫毀滅的。即使人類是世界上最聰明的動物,也是改變不了這個實事的。

地球動力專家找到了關於克裏米亞搬到正在不斷運動的證據,而且這些證據是無可辯駁的。這些證據顯示,克裏米亞半島正在以每年2厘米3厘米的速度正在慢慢的向俄羅斯方向漂移。這就預示著地球早晚有一天就要走向滅亡,它始終會變成一個恒星,不過這樣的結果對地球上的物種來說還是很遙遠的。

人們總是認為恒星就是不會運動的星體,但是地球這顆行星經曆著不停的變化。地球本身的直徑也正在以每年1毫米的速度正在增長。雖然我們無法真正地測量地球的直徑,但是有人測到貝加爾湖的湖麵正在以每年兩厘米的速度向外擴展,這就表明了地球正在以每年515平方公裏的速度膨脹,這個速度真的是超出了人們的想象。我們也可以將其理解為,地球正在以驚人的速度變得越來越大。當然,這些的數據也不是人們胡亂的估測出來的,這些估計是基於用來檢測太空衛星的高精度激光器提供的數據得出來的。地表溫度升高,也是由於地球每年正在以22.6米的速度逐漸向太陽靠攏導致的。

有科學家估計,在一億年後,地球上的一天將會變成25個小時。早在30億年前,地球的一天是19個小時。如果地球變成每天25個小時的話,這對那些愛睡懶覺的人無疑是個好消息,但是這個基礎是建立自傲地球的形狀和它旋轉的速度,對以後地球的發展意義非常的重要。

科學家認為導致地球體積不斷增大的原因主要有兩個方麵,其中一個方麵就是活躍的構造運動。在20世紀90年代的時候,菲律賓的皮納圖博火山的噴發對全球氣候的影響超過了工業所排放氣體的總和。還有一方麵每年降落到地球上的星際塵埃的數量每年高達1億噸,這對地球來說,無疑是一個巨大的壓力。

從哲學的角度來說,量變決定著質變,一旦地球的質量超過了它所能承受的重量,地球的內部響應的也會發生一係列的改變。目前,科學家還沒有證明這些變化是否能為月球或者是其他的星體創造了生存的環境,但是地球是我們賴以生存的家園,為了讓地球這個美麗的家園存在的時間長久一些,從現在起,從身邊的小事做起,保護地球吧!

4.地球的內部構造

地球構造示意圖

人們都很好奇應該怎麼做才能更好地了解地球內部的情況?似乎最明確的辦法,就是懷著一顆由衷探索的心,像法國科幻小說作家尼爾納寫的《地心遊記》那樣鑽到地球裏頭看一看。隻是小說就是小說終究代替不了現實,迄今為止,甚至是在未來很長的一段時間裏人們都沒有能力可以隨心所欲的鑽到地球中心去探索那個未知的世界。

從目前的科學技術水平來看,我們對礦井的采掘最深才隻能達到一、兩公裏。而我們的鑽井技術一般也隻能把深度延伸到三、五公裏。就算是出於特殊目的的超深鑽井,最探也隻不過是萬米左右。可是,地球的半徑有多少呢?足有六千三百多公裏!對於六千多公裏半徑來說,我們所鑽的一、兩公裏,就算是最多的十多公裏的深度,也就像是我們吃蘋果時,用刀子劃破了的薄薄的蘋果皮。何況這個比喻並不能完全的表達地球的深度,可見,我們想要清楚地知道地心深處到底是什麼,似乎又回到了古人們想登月的願望上。但是誰又能保證我們以後就不能進入地心探索其中的奧秘呢,就像現在的人們可以飛上月球去探索古人曾經想要實現的願望一樣。

隨著科學的發展,人們對地球並不是一無所知。由於地球無時不在活動,所以人們通過現代的科學技術已經掌握了一些有關地球的知識,通過對許多來自地下深處的信息進行分析判斷,也可以對地下大概的情形做出推測。

人們可以通過地球上的火山活動知道,地下有熾熱的岩漿。人們還可以根據火山活動而流到地球表麵上的岩漿,把地下的岩漿分成不同的種類。比如含矽酸鹽比較多的屬於酸性岩漿,而含矽酸鹽比較少的屬於堿性岩漿。但是,岩漿來自於地下井不是很深的地方,最多也不過幾十到幾百公裏。那麼我們可以找到更深的地下活動產物嗎?當然可以,因為科學家們發現地震可以讓我們進一步了解地下的情況。

我們知道,世界各地都會發生各類大大小小的地震。人們通過研究發現,地震時所產生的地震波可以在地下傳播很遠。而且人們還發現地震波在地下傳播時的傳播速度與地層深度有一定關係,地球內部有兩個可以引起地震波變化的深度,即地震波會在地下33公裏處和地下2900公裏處的位置發生變化。經探測,在33公裏處地震波的傳播速度會突然加快,而在地下2900公裏深處,地震波的傳播速度會突然的減緩。

那麼究竟是什麼導致地震波傳播速度發生變化的呢?經研究發現,原來地震波傳播速度的快慢與其在地下傳播時所通過的物質狀態有關。如果是在固態物質中傳播,速度就會減緩;如果在液態物質中傳播,速度就會加快。據此,科學家判斷,在地表33公裏以內,一定是固態的物質,就是我們可以看得見的各種各樣的岩石,科學家稱由33公裏到2900公裏有固體物質的這一層為地殼。而地震波速度與在地殼內的傳播速度相比明顯加快的那一層,可能存在著一種近似於液態的岩漿物質,科學家稱這一層為“地慢”。當地震波傳到地下2900公裏以下,一直到地心,地震波會再次減慢,這一部分可能又變成固態物質,這一層被稱為是“地核”,地球由此被劃分成地殼、地慢、地核三個圈層。

有人這樣比喻過科學家們所劃分的三個圈層,說地球就像的一個雞蛋,包括了蛋殼、蛋清和蛋黃三部分。盡管沒人可以親眼看到地慢和地核到底是什麼模樣,但是科學界已經普遍的認可了這種判斷。

人們還知道,地下的溫度會隨著深度的增加而增高,據研究發現每往地下加深100米,地溫就會增加3T。盡管到了15公裏以下的增溫速度會減慢,但是到了6300公裏的地心,地溫依然可以高達3000℃以上。不但地下的溫度特別高,而且壓力還特別大。有人估計如果以地麵大氣壓做標準,地心的壓力要達到300萬個大氣壓以上。盡管這些數據都是科學家們的推測,並不一定準確,但是地下的高溫高壓似乎已經是鐵定了的事實。

那麼讓人感覺神秘的地球內部都是由什麼元素組成的呢?目前,我們在地球上已經發現的元素有一百多種。但是這些元素在地球裏所占的比例並不是平均存在的。元素多少的比例似乎有著天壤之別。以我們比較接近的地殼為例,氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫等元素就占去了地殼元素的99%以上。其餘的各類元素隻不過占1%以下。在眾多的元素裏,氧的含量最多,幾乎占了地殼元素總量的一半。其次是矽,占地殼元素的四分之一。再次是鋁,占地殼元素的十三分之一。隻是這三種元素的所占的含量就占去了地殼元素總量的80%以上。

知道了地殼以上的秘密,人們又開始對探索地殼以下都有些什麼東西躍躍欲試了?是不是與地殼的元素分配完全相同呢?盡管我們知道自己對地下的物質組成知之甚少,但是還有人對地幔層做出了估量,估計地幔中氧和矽的含量會比地殼少,而鐵與鎂的成分會有所增加。而在地核部分,大概鐵和鎳的含量也會有明顯的增加,因此還有人把地核叫做“鐵鎳核心”。但是到目前為止,所有的推測都沒有得到進一步的證實,隻能以假說的形式存在。

5.隕石撞擊地球說

隕石

科學家門們通過利用現代的科技發達的衛星,給南極冰盾下麵幾個遭到隕石襲擊的大坑繪製了地圖,這是迄今為止,科學家們發現的遭到隕石暴襲擊最大麵積的區域。科學家認為這幾個大坑是由一顆與6000多萬年前小行星撞擊地球造成的。

有荷蘭科學家指出,根據衛星的照片證據顯示,那次的撞擊是由一顆36英裏大的小行星,在大氣層爆炸後分裂出來的巨大隕石撞擊的地球。幾塊巨大隕石所經之處的冰層全部融化,其中最大的一塊隕石在南極冰山形成了一個巨大的坑,它的撞擊使冰山上1%的冰融化,從而使地球水平麵上升了大約60厘米。

但隕石撞擊南極時的氣候條件與科學家所推測的,小行星撞擊地球致使恐龍滅絕時期的氣候條件並不相同。在小行星撞擊地球使恐龍滅絕時期,地球上出現了沙塵暴和火災,太陽也被遮了起來,地球溫度也急劇下降,地球成為“暗無天日”的世界,這種情況持續了幾十年,缺少了陽光,植物賴以生存的光合作用被破壞了,大批的植物相繼枯萎而死,各種環境的變化使恐龍也無法生存下去了。但是南極遭到撞擊的那次是發生在冰河時代,由於當時地球上被厚厚的海洋冰層所覆蓋,撞擊所形成的潮汐也因此大大減弱了,僅僅隻是泛起波浪。所以南極遭到的撞擊並沒有給地球造成太大的災難。