婴儿时期前的胚胎地球

婴儿时期前的胚胎地球_探解地球之谜

第一节　婴儿时期前的胚胎地球

地球是太阳系形成时的第一代行星，而太阳是宇宙银河系中的第三代恒星。第一章中已介绍了太阳的生成历史，银河系中最有生命力的太阳从生成前的高温粒子团块演化到发光诞生为恒星后，同时带动着周边的原始尘埃和气体在一并旋转演化。地球就是围绕太阳旋转的大质量粒子团块物质和原始气体相依的行星婴儿。由于太阳不断吸纳周边原始尘埃和气体时，并没有完全吸入构成太阳系行星的生成物，因此，以地球为代表的太阳系八大行星和其他小行星就有了生存的机会。

银河系众多的恒星系统在银河系的演变发展中表现出了极为相似的生成经历。用一个最接近我们历史的超新星爆发事件来说明胚胎地球的来历。1987年2月，发现银河系本星系群中位于大麦哲伦星云中最亮超新星SN1987A的爆发，时隔16年后，被哈勃太空望远镜在2003年11月所拍到。这张照片呈现出大约有太阳质量20倍超新星SN1987A的爆发，形成了一串闪光耀眼、令人震惊、直径和太阳系差不多的“宇宙珍珠项链”！只可惜还没有一个太空巨人能承受起这串无比珍贵的项链。构成宇宙项链的这些“珍珠”都是一个个高达几十万度的超新星爆炸分形物，还在持续地不断扩张。超新星SN1987A距离我们17万光年，从发现爆炸到哈勃太空望远镜拍摄到的照片，都是17万年前的景象。超新星SN1987A今天是什么样？这只能等到17万年以后才知道。再经过若干亿年的演化，超新星SN1987A爆炸产生的每一颗“珍珠”将会按“太极规范场”的模式演化成为一个个“类太阳系”，也许在“类太阳系”中还会新生出若干个“孪生地球”。

太阳系经过了大约50亿年的演化才成为现在的格局，地球也是经过了大约46亿年的演化才成为太阳系的骄子。超新星SN1987A爆发生成的高温“珍珠”物质在以后的演化中，将带动周边的爆炸尘埃和气体一起旋转，除了每个“珍珠”中心会有一颗像太阳一样的恒星外，还会有一定数量的行星围绕在它的周围，就像我们的太阳系一样。当然，也不排除这些“珍珠”会有一部分融入其他临近星系之中发生新的变化。超新星SN1987A的爆发向我们演示了太阳系生成的情景，也让我们推想出了太阳系行星的生成变化过程。

对地球的生成，科学家有过许多假说和猜测，但都没有说透。笔者也提出来一个简单明了的地球形成假说，它更接近于地球形成的实际。

地球在46亿年前诞生时，是一个具有较高密度的宇宙太极粒子聚集团块，在太阳系50亿年之前的超新星爆炸中，原始高密度炽热核球的质量只有太阳质量的三十万分之一左右，这个核球吸纳了围绕太阳运行轨道周边的太阳系爆炸尘埃和气体，逐步冷却后形成了现在的地球。

刚生成的婴儿地球不仅自转速度较快，而且在太阳巨大引力的带动下，绕太阳公转的速度也比较快。这时太阳系的温度还很高，太阳的行星（大部分都是婴儿行星雏形）仍处在不断演化冷却成型之中，在3亿年～4亿年的冷却演变过程中，逐步形成了靠近太阳的四大固态行星和离太阳较远的四大气态行星等，当然也有笔者提出的固体核心液态状“提丢斯行星”。

科学家提出过一个假想，认为太阳系首次形成时曾经历过一段混乱时期，被称之为“后重轰炸期”，太阳系4个固态行星均受到了较大行星残留物的碰撞，这些碰撞使四大固态行星和它们的卫星都发生了明显的变化。对科学家提出“后重轰炸期”的思想，笔者非常赞同！同时也认为，太阳系初期的碰撞混乱时期，行星残留物强烈地冲击了太阳系（包括太阳）中所有的行星和它们的卫星，给太阳系造成了“改造性的变化”（第一章中有说明）！对这个“后重轰炸期”是什么原因造成的，科学家众说纷纭，但都没有拿出令人清楚信服的依据。

固体核心液态状“提丢斯行星”在45.5亿年前因太阳和木星的巨大潮汐力使它分裂爆炸的思想最为接近“后重轰炸期”的判断！就在婴儿地球生成后的5 000万年左右（即45.5亿年之前），“提丢斯行星”分裂的部分爆炸物进入到了地球轨道，并在地球引力的作用下，高速撞向了地球（现在太平洋的位置）。撞向地球的这部分“提丢斯行星”物质体积大约有一个火星大小，其中有已冷却生成的固态内核和大量的液态水。由于此时的地球还是一个高温的刚形成地表外壳的炽热行星，受到如此巨大物体的撞击，使地球面貌发生了彻底的改变。

一是“提丢斯行星”物质的固态内核撞入地球地幔后与地球原生内核融入到了一起，形成了地球的一对相互旋转的双内核。正是这对双内核与地球自转的带动力，让地球内部的物质旋转和相互摩擦产生了大量的热量，使地球保持了高温的内核在45.5亿年中不至于变冷，和太阳一起养育着地球上的万物繁衍生长。科学家通过对穿越地球铁镍内核的地震波的图像分析研究，发现地球内核有截然不同的两个区域，而且它们的旋转速度超过了地球内的其他部分。这让笔者想到，地球两个内核为主的两个不同区域的运动表现，是一对典型的“太极对称旋转破缺”运动，体现了地球潜在的“太极规范场”运动内力。

图3.3尘埃喧嚣的双星系统

图片版权与提供：Lynette Cook

天文学家观测到了白羊座内密近双星系统BD+20 307的运动图景，离我们约有300光年。由于它内部尘埃喧天，因而在红外光波段异常明亮。双星系统BD+20 307的年龄至少有数十亿年，和我们的太阳系相当，因此BD+20 307内部大量的温热尘埃，可能是发生行星大小的天体互撞造成的。它让我们想到了地球和“提丢斯行星”之间的对撞才能造成这么大量的尘埃。这幅毁灭性事件的图示，呈现了可能发生在双星系统内的场景。

二是“提丢斯行星”的固态爆炸物质撞入地球后与地球的原始内核形成了相互作用的双内核，这对双内核的旋转速度要比地幔与地球的旋转速度快，这种旋转摩擦使地球产生了垂直于赤道的南北极磁场，给地球以后产生的原始生命穿上了保护外衣，因为地球磁场能阻挡太阳风粒子造成的影响。事实证明，地球磁场是一道阻止太阳有害射线侵入的最有效屏障，一旦这个屏障受损，地球大气层平流层中就会遍布臭氧洞，地球上的一切生命就会直接暴露在太阳高能粒子和紫外线的辐射之下，地面上的一切生物都逃不了灭顶之灾。

从地球上已发现的化石中获知，从地球上有生命以来，地球生物已经历了几次大灭绝。让科学家匪夷所思的是，这几次生物大灭绝的时间竟然与地球磁场漂移逆转的时间基本同步！尤其是二叠纪末与白垩纪末的生物大灭绝与地磁场的逆转发生在同一时间。科学家通过测定不同的熔岩和其他沉积物发现，在过去几百万年中，地磁消失或逆转多达十余次。火山熔岩和沉积物保留的信息是刻在大地上的磁记录，例如日本千叶县房总半岛的养老川地层，是世界上已发现唯一残存的高密度磁记录层，其年代恰好与70万年前地磁消失逆转的时间相吻合。在这个时期，有40%的生物灭绝，因此，地磁消失或磁逆转又是生物大灭绝的重要原因之一。

三是“提丢斯行星”的分裂爆炸物给地球带来了大量的液态水，在撞击高温的催化下，与地壳、地幔中的炽热岩浆发生反应，分解出了大量的氧气，使地球大气层中的氧气含量为地球生命的产生提供了足够的保障。

地球的内力和自转动能是地壳发展运动的主要动力。当地球上出现大气圈、液态水、联合大陆后，形成了由气体、液体、固体（陆地）交互渗透的三相层面。不同形态的物质界面（宏观和微观）都有异彩纷呈的精彩，常常会发生难以置信的物理现象，经过长期的能量转化、物质交换后，在地球表面形成了一个有生命活动的圈层，这就是地球生物圈！因为三相之间和边界临界点是地球物质发生分合、交流、反应最频繁的地方——地球“三生万物”的原点！

科学家在月球上发现了太阳系最古老的微小锆石，经对它晶粒里面铅和铀同位素含量的测定，确定出它的形成年龄为44.17亿年。这个微型锆石晶体有着月球表面形成历史的重要信息，给地球和月亮的关系增添了一缕更为密切的联想。锆石是由锆、硅等元素共同构成的矿石，通常在熔岩冷却或岩石加热时形成，因此，锆石在太阳系行星上都可以形成。一些学者认为，月亮是地球受到了火星大小的小行星撞击而飞出去的物质形成的。月球表面覆盖的岩浆有90%冷却为固体时，锆石就形成了。锆石的年龄表明，月球表面岩浆的固化是在月球成形后的1亿年间逐渐形成的。

四是“提丢斯行星”的撞击物质与原始地球完全融为一体，使原始地球成为了一颗既有固态物质外壳为主的星体，又有遍布地球表面液态状的海洋，而且出现了原始的联合大陆，为原始微生物的诞生和培育提供了胚胎和摇篮，在长达40亿年的演化中，具有了强大的地球生态圈和生命物质，再加上地球又多次受到小行星和彗星的撞击、火山爆发、地震、海啸、洪涝、暴风雨雪等重大灾害的影响，地球成为了姿态万千的美丽星球。

五是地球从整体上看，表面是由大约3/4的水和1/4的陆地及岛屿构成。从地表地貌构造上看，地球上有大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈（只在大陆上有）和冰冻圈（只有高纬、高山及高寒地带有）等。地球的圈层结构是独特的，在太阳系行星系统中别具一格，既有一定厚度层次，又使全球陆海空充分紧密连续，给人类和各类生物的存在与发展创造了一个完美的空间。如果没有地球独特的圈层结构，地球上就不会有生命。

地球圈层结构的属性是地球内外引力相互作用的结果。特别是在地球刚形成联合大陆的初期，在太阳和其他行星引力以及在自身旋转张力的作用下，地球地表在发生着剧烈的变化，再加上小行星的撞击，使地球联合大陆产生了板块性的构造分离，地表产生了高低起伏的地貌，有了山川、河流、湖泊等，同时在地质构造、矿产、植被、土壤、物种分布等自然要素方面有了不同的内容。因为局部地貌和不同季节的原因，海陆风、地形雨（雪）等正常的地方性气候也显得格外不同。地球地貌的形成涉及众多的学科，其中大陆板块构造、大陆漂移、陆地和海洋中的断裂带、洋中脊形成、岩石圈分层分块运动的机理和原因尚待科学家进一步剖析确定。

地球在自转时会不会发出声音？这个问题似乎问得有点唐突，但实际上地震学家已用地震检波器进行了监测，发现地球会发出“隆隆”的声音，甚至是“呼噜呼噜”的“鼾声”。1969年美国宇航员登月返回地球时，意外地听到了地球发出的“哧啦哧啦”声；欧洲航天局发射的卫星又在太空中真实地记录下了地球的“尖叫”声。目前为止，各国的卫星已记录下的“地球之声”有一万多条。对地球能发出声音的现象，科学家有多种解释，但都难以说清。笔者认为，地球地壳与地幔、地核之间的分层相对运动使地壳上大大小小的板块相互摩擦、碰撞、错动而造成了“哧啦哧啦”声和“尖叫”声；地核内高温的双内地核相互滚动与地幔的错动使地球发出了“隆隆”声和“呼噜呼噜”的“鼾声”。

中国学者翟明国在解读46亿岁的地球时认为：

地球至少已有46亿年的历史，其中5.43亿年是一个重要的分水岭，从那时起，地球出现了大量的生物，那以后的时段统称为显生宙，而显生宙的第一个地质时代，就是寒武纪。

前寒武纪是相对于寒武纪而言的。前寒武纪地质与变质地质学研究的就是比寒武纪更古老的约40亿年漫长的地球地质历史，以及5亿多年以来的显生宙在地球上发生的变质作用。地球大陆的80%甚至90%以上是在前寒武纪形成的。

在漫长的地质年代中，岩石会由于温度、压力等物理条件的影响产生变化，这种岩石变化，往往记录了地球历史上的重大地质事件，对这种岩石的变质研究，往往可以对重大的地质事件进行解读和分析。

在我国大别山有一个超高压变质带，通过岩石分析，可以发现陆面上的岩石曾经深入到了地表200千米以下，并受到了极度高温、高压的影响产生了变质，如今又再次回到地球表面。通过对这种岩石变质记录的分析，可以表明，在那个地质时代，地球板块与板块之间曾产生激烈的碰撞。于是，在这个交会点上，变质地质学与构造学产生了交叉。

图3.4（左）GRACE卫星量测地球的重力场

图片版权和提供：GeoForschungsZentrum Potsdam，CSR U.Texas，JPL，NASA

地球上某些区域会有较强的重力，重力异常的原因现在还是不明。为了更好地了解地球表面，科学家利用两部完全相同的GRACE卫星之间的微小距离变化，绘制出有史以来最好的地球重力场分布图。在左面这幅重力场分布图中，以红色标示的区域具有比正常值高的重力，蓝色区块则为较弱的区域。左图许多高峰及低谷是由表面的结构所造就的，可能和异常高或低的地底下密度有关。

图3.5（右）地球的重力图

图片版权和提供：JPL，NASA

地球表面的重力，各地并不相同。右面的等高线图将地球上相对较强及较弱的重力场放大成高地及低地，我们可以看到，在印度的海岸边有个低点，而在南太平洋则有个高点。造成这些不规则的原因未明，因为目前的地表特征并不明显，科学家提出的假说认为，更重要的因素来自于地下深处的结构，而这些因素可能与远古时代的地球地貌有关。

作为一门基础、古老的学科，前寒武纪地质与变质地质学的研究成果，与地球化学、地球物理学、矿物学、岩石学、构造学、矿床学，以及与现代全球变化有关的第四纪地质学等，都会产生影响与交叉。

地球的构造在我国华北地区具有独有的优势，和其他地区相比，华北有三大特点：

首先，华北地区的年代古老，大约有30万平方千米的面积，在地质年代上超过了38亿年，这是我国境内保存较好的古陆块，其历史久远，在全球范围也不多见。

此外，华北地区构造演化复杂和岩石类型多样的两个优势，使其在前寒武纪地质与变质地质学研究上极具特点。特别是20世纪90年代以来，有关高压麻粒岩——蜕变榴辉岩、蛇绿岩地体的发现以及相关争议，使华北的前寒武纪的研究被国际同行密切关注。

科学数据表明，全球70%～80%的铁矿富存于前寒武纪。而我国这一比例高达90%！

北京大学地球与空间科学学院李江海教授在五台山南台山麓发现了已知国内最大的球状碳酸盐叠层石（直径为0.45米、高度是0.5米），叠层石球体形状完整、表面纹理清晰，是生物生长沉积的原始形态，大约是23亿年前形成的。五台山不仅是中国佛教四大名山之一，而且有上千米厚的古元古代（25亿～19亿年前）滹沱群沉积地层，将地球在这一阶段长达6亿年之久的演变历史尽数完整地保存了下来，为地质学界研究远古宙时期滨海环境中的蓝绿藻群落沉积提供了一个典型的例证。

历经沧桑、饱受折磨的地球母亲身上留有无数太空物质撞击的伤痕，这些伤痕曾让地球母亲遭受到了无数次的面目肢体灾难变化，让地球母亲为恢复创伤流了无数的眼泪！伟大母亲顽强的生命承受力给自己的孩子们营造出了不断发展的环境，同时也把部分创伤遗迹留给了我们，让自己的孩子们有机会了解这些遗迹的特殊意义。地球母亲养育了不同地域、不同人种、不同类别的各类生物，在地球各地都可以看到地球母亲的心血结晶，无论何种生物，只要感恩母亲、爱护母亲，母亲都会呵护他们茁壮成长。

从以上介绍中可知，地质遗迹形成的原因很多，仅中国境内就有着极为丰富的地质遗迹，地质学家把它们按成因、自然属性等分为了6种类型：

1.标准地质剖面型。它们的主要代表是新疆吉木萨尔大龙口非海相二叠-三叠系界线剖面，陕西小秦岭元古界剖面，宁夏中宁陆相泥盆系及生物群保护遗址，云南曲靖陆相泥盆系剖面，广西桂林南边村泥盆—石炭纪地层界线剖面，河北原阳泥河湾盆地小长梁遗址，天津蓟县中、上元古界层型剖面，吉林浑江大阳岔寒武-奥陶系界线剖面，台湾的利吉青灰泥岩剖面等。

2.古生物化石遗址型。它们的主要代表是周口店北京猿人遗址，云南澄江动物群化石产地，新疆奇台县克拉麦里硅化木森林奇观，甘肃刘家峡恐龙足印遗址，中国古动物化石之乡——甘肃和政县新生代生物化石群（已发现的80多处古脊椎动物化石分布面积达700平方千米，被誉为东方瑰宝），河南西峡恐龙蛋化石，河南汝阳恐龙化石群，四川自贡恐龙化石，山东山旺中新世山旺组古生物群，山东泰安晚寒武世三叶虫产地，山东诸城黄龙沟恐龙足迹遗址，辽宁抚顺煤田含昆虫琥珀遗址等。

3.地质构造行迹型。它们的主要代表是西藏雅鲁藏布江缝合带，四川龙门山推覆构造带，四川松潘—甘孜多层次滑脱构造，陕西蓝田铁炉子活动性断裂与河道错位，河南嵩山前寒武纪地层遗迹，北京西山折叠层构造，辽宁大连白云山庄莲花状旋钮构造等。

4.典型地质与地貌景观型。仅举部分地质景观代表为例：张家界武陵源石英砂岩峰林地质景观，武夷山丹霞地貌景观，长白山五大连池火山地质景观，黄山、华山、恒山等奇峰景观，山东马山石柱群及硅化木群落，雁荡山流纹岩峰林地质景观，塔克拉玛干大沙漠，喜马拉雅山与现代冰川，雅鲁藏布江大峡湾，黄龙—九寨沟高寒岩溶钙化景观，黄果树瀑布群地质景观，桂林岩溶峰林地质景观，云南腾冲火山地热景观，甘肃河西走廊以张掖丹霞为代表的丹霞群地质景观，甘肃敦煌雅丹地貌景观，台湾的泥火山，台湾阳明山地热景观等。

5.含量丰富的特大型矿床和珍稀矿产型。地球上存在的矿产中，中国基本上都有。甘肃金川铜镍硫化物及贵金属系列矿床，甘肃武威景泰特大凹凸棒矿床，世界上最大的内蒙古白云鄂博的稀土矿床，中国稀有金属和宝石明珠——新疆阿尔泰伟晶岩矿床，赣南钨矿，湖南柿竹园钨铋钼锡超大型矿床，青海察尔汗盐湖，辽宁海城菱镁矿矿床，各地众多的金矿、铜铅锌矿、煤田、石油天然气等在地球北纬30度（±5度）附近范围显得尤为突出。

6.地质灾害遗迹型。辽宁大连金石滩震旦系—寒武系地层中的地震，四川汶川—映秀—龙门山地震遗迹，四川小南海地震堰塞湖，秭归新滩滑坡，云南东川泥石流，广西南丹新州矿采空区塌陷，大陆若干断裂带，陨石坑遗迹，塔里木盆地大沙漠，山西大同盆地中国五大火山群之一的死火山群（大约沉睡了6万年，盆地中拥有30余座完整漂亮的火山锥体，分布在北纬40度上约900平方千米的范围）等。

五大火山群是：黑龙江五大连池火山群、吉林长白山火山群、龙岗火山群、云南腾冲火山群、大同火山群。

中国四大湿地：青藏高原湿地、东北三江平原湿地、鄱阳湖湿地、南黄海湿地（水下有8万公顷的“东沙”新生陆地正在大海的怀抱中悄然生长。这片滩涂湿地是原生态，是各类禽鸟的天堂）。中国是一个湿地资源众多的国家，湿地类型多、分布广，从寒温带到热带，从高原山地到平原，从西部到沿海都有很多沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、人工湿地、海岸湿地等。湿地是介于水陆之间独特复杂的生态系统，湿地、森林、海洋并称为地球三大生态系统。湿地具有其他生态系统不可替代的环境功能，是自然资源的宝库，在维持生物多样性方面发挥着独特神奇的作用，被誉为“地球之肾”。因此，加大保护和永续利用好湿地是为人类自身生存发展的急切需要。

新西兰北岛的罗托鲁阿处在了200千米长的火山裂缝的火山口上，远远看罗托鲁阿时，城中烟雾袅袅，空气中有股淡淡的硫黄味道，好像到处都有“臭鸡蛋”味。城中有许多冒着气泡、喷着黑色地热的泥浆池。还有世界上最大的温泉湖，平均水深6米、湖面为3.8万平方米的湖下，嬉闹自如地游着通体透明、钳子颀长的大虾，令人惊叹不已。

1958年，原苏联地震专家小组首次发现南极冰层下面有一座山脉，被称为南极冰层下的“阿尔卑斯山”，同时认为它是南极冰盖的诞生地，也是地球上的“最边界”。英国爱丁堡大学冰川学家马丁·西格特教授等科学家利用雷达回声探测技术，绘制出了南极冰盖下面的这条山脉纵横交错的详细地图，其中最高山峰的海拔为2 434米。这条山脉名叫“甘比尔采夫”，可称为“冰盖之巅”，极为壮观，位于南极洲的中心。中国南极昆仑科考站所在的冰穹A地区就在“冰盖之巅”上，科学家发现此处的冰层厚度为1 649米～3 135米。一些地质学家称，像阿尔卑斯山和喜马拉雅山之类的山脉形成一样，它是由大陆板块相互碰撞后岩脊隆起时形成，而南极洲大约在5亿年前发生过这种大的冲击，因为南极洲的山脉可能有5亿多岁，而阿尔卑斯山仅有5000万年～6000万年的历史。

2004年—2008年，科学家对甘比尔采夫这一地区进行过两次旷日持久的勘测研究，绘制合成了最新版本的地形图。从这幅图中可看出，甘比尔采夫地区与南极其他地区呈现出完全不同的地形特点，表面比其他地区更加低平，这里是南极冰盖的关键起源地。

中、英、日三国的九位科学家合作研究“南极气候演化”和“南极甘比尔采夫冰下山脉”项目后认为，甘比尔采夫地区冰下山脉应该形成于3 400万年之前的一个相对较温暖的气候条件下，至少比今天暖和，例如冰穹A地区的夏季温度竟有3℃之高，完全不是现在的奇寒气候。在随后2 000万年的时间，地球温度不断降低，冰雪出现在了低纬度地区，大约1 400万年前，南极河流全部封冻，整个南极大陆逐渐被覆盖于整块的冰层之下，从此，南极大陆就永久地被冰雪封盖在下面后再没有露出过真容。中国科学家孙波和其他国家科学家所依据的数据，主要来自中国第21次、第24次运用车载冰雷达系统对冰盖透视所得，并运用了多种冰川动力学模型。研究结果确认，冰穹A地区年平均气温达-58.4℃，是南极冰盖的起源地。

海拔4 093米的南极冰穹A是南极内陆冰盖最高点，也是地球上气温最低点，被称为“不可接近之极”。那里90%以上是晴天，冬季全是黑夜，可以对天空进行4个多月的连续观测，大气透明度高，没有人工光源干扰。我国在南极昆仑科学考察站建成的LAMOST解决了世界上大视场望远镜不能同时兼有大口径的难题，成为世界上最大口径的大视场望远镜。LAMOST在口径、视场和光纤数目三者的结合上，超过了所有国际上已完成的或正在进行的大视场多天体光纤光谱巡天计划。

南极是目前地球上最佳的天文观测点，某些波段可与太空相媲美。自LAMOST建成至今，每个观测夜能获得一万多条光谱，许多重要的天体物理观测成果必将呼之欲出。

假如南极洲的冰雪全部消融，全球海平面将会上升57米。如果有如此之多的淡水融入海洋，将使地球地轴的倾角加大，会把地球的生态平衡彻底改变！

澳大利亚一项研究显示，南极的冰层在不断扩大。澳大利亚科学家通过分析南极冰盖深层冰芯和海冰的数据发现，在过去30年，南极大陆东部的冰层面积在持续增加，所增加的面积超过了西部冰层融化的面积。南极大陆东部面积是西部的4倍，大部分东部地区的气候还在变冷。美国科学家发现，由于大气臭氧层遭到破坏导致平流层形成臭氧洞，大气压力变化导致南极洲以北的南大洋上西风增强，使南极洲许多地区免受全球变暖的影响，有些地方甚至还在变冷，这可能是南极洲冰层扩大的原因。

被科学家认定的“第四纪冰河期”是从260万年前开始并持续到今。第四纪冰河期开始时，冰川覆盖了北半球很多地区，很多地区地球的年平均气温比现在低6℃～7℃，全球大陆的1/3被冰雪覆盖。大自然不完全是冷酷无情，大冰河期内也会出现一些气温回升的“间冰期”，我们现在就处在“间冰期”内。

有关冰河期的成因，科学家说法不同。认为它可能和地球公转的角度影响太阳照射有关，也可能和地球的板块移动、洋流变化、火山爆发等有关。

图3.6南极的夏天

图片版权和提供：Galileo Project，NASA

南极洲是目前最为独特的天然实验室，也是多国合作进行国际科学研究的良好场所。南极冰盖的起源涉及“温室地球”和“冰室地球”相互转化演变的重大科学问题，因此，揭示南极的过去，规划南极的未来，科学利用好南极的所有资源，对人类来说是十分必要的。

图3.7阿拉斯加火山爆发

图片版权与提供：J.N.Williams,International Space Station 13 Crew,NASA

这座火山发生了什么事？它正发生爆发！第一个注意到阿留申群岛的克里夫兰火山（Cleveland Volcano）在喷发烟尘的人，是国际太空站上的航天员威廉斯（Jeffrey N. Williams）。克里夫兰火山是阿留申群岛群最活跃的火山之一，它的岩浆是由向西北移动的太平洋板块隐没到北美板块之下所产生的。

巨大火山爆发确实会降低地球的气温。虽然火山爆发时会释放温室气体二氧化碳，但火山还会喷发出二氧化硫。二氧化硫会与水汽结合形成硫酸盐浮质，分散到地球大气层中，从而阻挡太阳的辐射，同时在变为酸雨和雪之前，使空气冷却，导致地球气温降低，造成农作物急剧减产，大范围植被损失，进入几十年的食物短缺和饥荒，也造成其他生物增长缓慢。如果不考虑火山爆发的直接损失，就大规模的火山爆发造成的长期气候影响，也会对人类和动物的生存造成影响。

地球从诞生以来，地球生命经历了两次繁盛时期，或叫“物种狂涨”。

图3.8海藻开始生长

图片版权与提供：BBC纪录片《行星地球》截图

生物科学家根据对化石的研究，认为在地球上有生命的历史中，曾经有过两次生物物种的繁盛时期，每一次都会产生比原有生物多100万倍的新生物体，这是氧气增多引发地球生物生长繁盛的结果。地球诞生10亿年后，地球生命（微生物）最晚在35亿年前起源于海洋。经过10亿年左右的生物演化，类似现在绿藻的“蓝藻”学会了如何通过光合作用从太阳光中获取能量，也正是蓝藻的光合作用，地球大气层才有了氧气的存在。

科学家推断，大约在23.5亿年前，因蓝藻等生物的光合作用大量进化，氧气量开始缓慢增加，18.5亿年前达到高峰，使地球大气层积累了足够的氧气，引发了地球生命的第一次生长突然增加。地球生命中已有了完整细胞核的名叫真核细胞的高级细胞生命，可以让某些生物体长到比其没有细胞核的祖先大100万倍左右。又经过10亿年左右的进化，直到6亿年前，地球生物还是游动于水中的单细胞生物。

6亿年前的各类单细胞生物经过10多亿年的进化，在5.8亿年前达到了高峰。原因是地球大气层中具有了更多的氧气，真核细胞开始发展成为具有多细胞、器官和组织的更大的生物体，进化成了软体动物；5.4亿年～5.3亿年前，一些动物进化出了贝壳和骨架，长得更大。这就是形成复杂生命形式的“寒武纪生物爆炸”时期，最终进化出了鱼类、爬虫动物类、鸟类、两栖动物类、植物类、哺乳动物类等，最原始的人类生命也在此时出现在了地球上。生物多样性是生命存在的基本形式，也是人类的生存之本。科学家通过研究，进一步提出现今世界上所有的动物门都在这一时期出现，而且之后再没有产生新的门。

图3.9海藻制造氧气

图片版权与提供：BBC纪录片《行星地球》截图

1984年，我国科学家在云南澄江帽天山下发现了保存极为完好的软体节肢动物化石，中科院南京地质古生物研究所对此进行了一系列卓有成效的发掘和研究，先后发现了多细胞动物化石近一百个物种，以及包括脊索动物门在内的近30个相当于门一级的分类单元物种。云南澄江帽天山下的生物群代表的时间非常贴近“寒武纪大爆发”事件，为揭示“寒武纪大爆发”生命突发事件的成因和生物多样性起源及演化，提供了一个最佳的“探测窗口”和科学实物依据。

澄江古生物群的发现对达尔文渐变式倒锥形进化树模式的理论产生了重大挑战，为爆发式“蘑菇云”演化理论和由高到低演化理论提供了科学依据。被美国《纽约时报》称之为“本世纪（20世纪）最惊人的科学发现之一”。