书城科普太空天窗在哪里
14806200000026

第26章 行星中的代表:地球(2)

人们常说的地球的年龄是它的天文年龄,它的天文年龄是指地球形成的时间。地球的地质年龄是指地球上地质作用开始之后到现在的时间,从最原始的地球的演变到具有分层结构的地球,估计要经历几亿年。地球的地质年龄小于地球的世纪年龄。

如果我们想要计量地球所经历的时间,就必须找到一种速率恒定,量程极大的尺度。早期的人们找到的一些尺度的变化速率在地球历史上是不恒定的,直到19世纪末,放射性元素被找到之后,人们才找到了一种以恒定速率变化的物理过程作为尺度来测量岩石和地球的年龄。

以前古人在推测地球年龄的时候,受到神论的影响,推测出来的结果都是不符合逻辑的。世界上最早尝试用科学的办法推测地球年龄的就是英国的物理学家哈雷。在那时候,他提出研究大洋盐度的起源,可能是提供解决地球年龄的依据;1854年,德国的科学家赫尔姆霍茨是根据太阳能对地球的年龄进行的估算,他认为地球的实际年龄不超过2500万岁;1862年,英国著名的物理学家汤姆生则认为地球从早期的炽热状态中冷却到如今,需要经过2000万年到4000万年。但是他们估计的这些是数字远远小于地球的实际年龄,但是对于早期的地球年龄的测量还是非常的有利的。

发现了同位素以后,科学家们开始使用同位素地质测定法测定地球的年龄。根据这种测量办法,科学家们找到了最古老的岩石,这块岩石的年龄约有35亿岁。但这并不代表着整个地球的历史。因为,最初时期的地球是一个炽热的熔融球体。科学家们发现的最早的岩石是经过冷却之后留下的,所以,地球的实际年龄要比35亿岁还要早。

随着科学的进一步发展,人们的研究进一步转到了其他的星球。20世纪60年代末,科学家们测定从月球采集到的岩石标本,发现地球的年龄在44至46亿年间。

3.地球的不断膨胀

地球是一个有着生命的星体,我们也知道任何一种生命都将要走向死亡的。人们都是无法预知地球的未来,究竟地球还可以居住多长时间?学者们众说纷纭,科学家们也在努力的探寻着问题的答案。

地球在几十亿年来不停的运转、变化的。有的科学家认为地球的命运是注定的,即使各种生命物体都参与到绿色运动中来,地球上的生命最终还是会被高温毁灭的。即使人类是世界上最聪明的动物,也是改变不了这个实事的。

地球动力专家找到了关于克里米亚搬到正在不断运动的证据,而且这些证据是无可辩驳的。这些证据显示,克里米亚半岛正在以每年2厘米~3厘米的速度正在慢慢的向俄罗斯方向漂移。这就预示着地球早晚有一天就要走向灭亡,它始终会变成一个恒星,不过这样的结果对地球上的物种来说还是很遥远的。

人们总是认为恒星就是不会运动的星体,但是地球这颗行星经历着不停的变化。地球本身的直径也正在以每年1毫米的速度正在增长。虽然我们无法真正地测量地球的直径,但是有人测到贝加尔湖的湖面正在以每年两厘米的速度向外扩展,这就表明了地球正在以每年515平方公里的速度膨胀,这个速度真的是超出了人们的想象。我们也可以将其理解为,地球正在以惊人的速度变得越来越大。当然,这些的数据也不是人们胡乱的估测出来的,这些估计是基于用来检测太空卫星的高精度激光器提供的数据得出来的。地表温度升高,也是由于地球每年正在以22.6米的速度逐渐向太阳靠拢导致的。

有科学家估计,在一亿年后,地球上的一天将会变成25个小时。早在30亿年前,地球的一天是19个小时。如果地球变成每天25个小时的话,这对那些爱睡懒觉的人无疑是个好消息,但是这个基础是建立自傲地球的形状和它旋转的速度,对以后地球的发展意义非常的重要。

科学家认为导致地球体积不断增大的原因主要有两个方面,其中一个方面就是活跃的构造运动。在20世纪90年代的时候,菲律宾的皮纳图博火山的喷发对全球气候的影响超过了工业所排放气体的总和。还有一方面每年降落到地球上的星际尘埃的数量每年高达1亿吨,这对地球来说,无疑是一个巨大的压力。

从哲学的角度来说,量变决定着质变,一旦地球的质量超过了它所能承受的重量,地球的内部响应的也会发生一系列的改变。目前,科学家还没有证明这些变化是否能为月球或者是其他的星体创造了生存的环境,但是地球是我们赖以生存的家园,为了让地球这个美丽的家园存在的时间长久一些,从现在起,从身边的小事做起,保护地球吧!

4.地球的内部构造

地球构造示意图

人们都很好奇应该怎么做才能更好地了解地球内部的情况?似乎最明确的办法,就是怀着一颗由衷探索的心,像法国科幻小说作家尼尔纳写的《地心游记》那样钻到地球里头看一看。只是小说就是小说终究代替不了现实,迄今为止,甚至是在未来很长的一段时间里人们都没有能力可以随心所欲的钻到地球中心去探索那个未知的世界。

从目前的科学技术水平来看,我们对矿井的采掘最深才只能达到一、两公里。而我们的钻井技术一般也只能把深度延伸到三、五公里。就算是出于特殊目的的超深钻井,最探也只不过是万米左右。可是,地球的半径有多少呢?足有六千三百多公里!对于六千多公里半径来说,我们所钻的一、两公里,就算是最多的十多公里的深度,也就像是我们吃苹果时,用刀子划破了的薄薄的苹果皮。何况这个比喻并不能完全的表达地球的深度,可见,我们想要清楚地知道地心深处到底是什么,似乎又回到了古人们想登月的愿望上。但是谁又能保证我们以后就不能进入地心探索其中的奥秘呢,就像现在的人们可以飞上月球去探索古人曾经想要实现的愿望一样。

随着科学的发展,人们对地球并不是一无所知。由于地球无时不在活动,所以人们通过现代的科学技术已经掌握了一些有关地球的知识,通过对许多来自地下深处的信息进行分析判断,也可以对地下大概的情形做出推测。

人们可以通过地球上的火山活动知道,地下有炽热的岩浆。人们还可以根据火山活动而流到地球表面上的岩浆,把地下的岩浆分成不同的种类。比如含硅酸盐比较多的属于酸性岩浆,而含硅酸盐比较少的属于碱性岩浆。但是,岩浆来自于地下井不是很深的地方,最多也不过几十到几百公里。那么我们可以找到更深的地下活动产物吗?当然可以,因为科学家们发现地震可以让我们进一步了解地下的情况。

我们知道,世界各地都会发生各类大大小小的地震。人们通过研究发现,地震时所产生的地震波可以在地下传播很远。而且人们还发现地震波在地下传播时的传播速度与地层深度有一定关系,地球内部有两个可以引起地震波变化的深度,即地震波会在地下33公里处和地下2900公里处的位置发生变化。经探测,在33公里处地震波的传播速度会突然加快,而在地下2900公里深处,地震波的传播速度会突然的减缓。

那么究竟是什么导致地震波传播速度发生变化的呢?经研究发现,原来地震波传播速度的快慢与其在地下传播时所通过的物质状态有关。如果是在固态物质中传播,速度就会减缓;如果在液态物质中传播,速度就会加快。据此,科学家判断,在地表33公里以内,一定是固态的物质,就是我们可以看得见的各种各样的岩石,科学家称由33公里到2900公里有固体物质的这一层为地壳。而地震波速度与在地壳内的传播速度相比明显加快的那一层,可能存在着一种近似于液态的岩浆物质,科学家称这一层为“地慢”。当地震波传到地下2900公里以下,一直到地心,地震波会再次减慢,这一部分可能又变成固态物质,这一层被称为是“地核”,地球由此被划分成地壳、地慢、地核三个圈层。

有人这样比喻过科学家们所划分的三个圈层,说地球就像的一个鸡蛋,包括了蛋壳、蛋清和蛋黄三部分。尽管没人可以亲眼看到地慢和地核到底是什么模样,但是科学界已经普遍的认可了这种判断。

人们还知道,地下的温度会随着深度的增加而增高,据研究发现每往地下加深100米,地温就会增加3T。尽管到了15公里以下的增温速度会减慢,但是到了6300公里的地心,地温依然可以高达3000℃以上。不但地下的温度特别高,而且压力还特别大。有人估计如果以地面大气压做标准,地心的压力要达到300万个大气压以上。尽管这些数据都是科学家们的推测,并不一定准确,但是地下的高温高压似乎已经是铁定了的事实。

那么让人感觉神秘的地球内部都是由什么元素组成的呢?目前,我们在地球上已经发现的元素有一百多种。但是这些元素在地球里所占的比例并不是平均存在的。元素多少的比例似乎有着天壤之别。以我们比较接近的地壳为例,氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢等元素就占去了地壳元素的99%以上。其余的各类元素只不过占1%以下。在众多的元素里,氧的含量最多,几乎占了地壳元素总量的一半。其次是硅,占地壳元素的四分之一。再次是铝,占地壳元素的十三分之一。只是这三种元素的所占的含量就占去了地壳元素总量的80%以上。

知道了地壳以上的秘密,人们又开始对探索地壳以下都有些什么东西跃跃欲试了?是不是与地壳的元素分配完全相同呢?尽管我们知道自己对地下的物质组成知之甚少,但是还有人对地幔层做出了估量,估计地幔中氧和硅的含量会比地壳少,而铁与镁的成分会有所增加。而在地核部分,大概铁和镍的含量也会有明显的增加,因此还有人把地核叫做“铁镍核心”。但是到目前为止,所有的推测都没有得到进一步的证实,只能以假说的形式存在。

5.陨石撞击地球说

陨石

科学家门们通过利用现代的科技发达的卫星,给南极冰盾下面几个遭到陨石袭击的大坑绘制了地图,这是迄今为止,科学家们发现的遭到陨石暴袭击最大面积的区域。科学家认为这几个大坑是由一颗与6000多万年前小行星撞击地球造成的。

有荷兰科学家指出,根据卫星的照片证据显示,那次的撞击是由一颗3~6英里大的小行星,在大气层爆炸后分裂出来的巨大陨石撞击的地球。几块巨大陨石所经之处的冰层全部融化,其中最大的一块陨石在南极冰山形成了一个巨大的坑,它的撞击使冰山上1%的冰融化,从而使地球水平面上升了大约60厘米。

但陨石撞击南极时的气候条件与科学家所推测的,小行星撞击地球致使恐龙灭绝时期的气候条件并不相同。在小行星撞击地球使恐龙灭绝时期,地球上出现了沙尘暴和火灾,太阳也被遮了起来,地球温度也急剧下降,地球成为“暗无天日”的世界,这种情况持续了几十年,缺少了阳光,植物赖以生存的光合作用被破坏了,大批的植物相继枯萎而死,各种环境的变化使恐龙也无法生存下去了。但是南极遭到撞击的那次是发生在冰河时代,由于当时地球上被厚厚的海洋冰层所覆盖,撞击所形成的潮汐也因此大大减弱了,仅仅只是泛起波浪。所以南极遭到的撞击并没有给地球造成太大的灾难。