我们的地球是如何形成的?​

鹰哥爱写文 2024-04-19 08:43:57

《起源》作者:巴赫拉姆·莫巴舍尔

​上一节,我们介绍了恒星诞生与死亡的过程。这一节,我们来听一听地球是如何诞生,并形成了如此独特的自然地貌。

早期地球的故事

根据地质学家的推断,地球大约诞生于45.6亿年前,不过早期的地球并不像如今一样舒适宜居。由于当时的太阳温度要比现在高得多,所以在那个时候的地球上,大部分挥发性物质都蒸发了,这些挥发的气体被太阳风吹走,只有硅酸盐、铁和镍等一些重元素留了下来。此时的地球处于熔融状态,外形就像一个巨大的岩浆球。

到了大约45.1亿年前,一颗和火星差不多大的天体撞向了地球。这次碰撞不仅改变了地球的命运,甚至可以说是直接促成了地球生命的诞生。这次碰撞加速了地球围绕太阳旋转的速度,同时还把地球撞歪了23.5度,这一倾斜导致地球产生了四季变化。最重要的是,地球的一部分在撞击中被撞飞了出去,形成了围绕地球旋转的月球。根据阿波罗飞船宇航员带回来的月球岩石显示,月球的年龄大致在44.7亿岁左右,这与那次地球撞击发生的时间基本一致。

值得一提的是,月球在刚刚从地球分离出去的时候,它围绕地球旋转的距离要比现在近得多,但是现在月球正以每年几厘米的速度远离地球。不过,我们也大可不必担心月球有一天会脱离轨道,跑到太空中去。因为目前地球和月球之间的平均距离是38万公里,最近时可以达到35万公里,所以每年3.8厘米的变化完全可以忽略不计。

在那次严重的撞击发生以后,地球表面迅速冷却,大约用了1亿年的时间,熔点较高的二氧化硅率先固化,形成了地壳。比二氧化硅熔点更低的铁和镍流向了地球内部,形成了液态的地幔。而在地球的最内部,高压又让铁镍合金凝固,形成固态的地核。最终,地球形成了由地壳、地幔和地核这三部分组成的,一个类似于鸡蛋的分层结构。

不过,如果把地球等比缩小到鸡蛋那么大的话,地壳甚至还没有鸡蛋壳厚。据地质学家测算,大陆地壳大约为40千米,海洋地壳的厚度要更小,大概只有7千米。而地球的半径大概达到了6371千米,足足是地壳厚度的159倍。换句话说,我们居住其上的地壳更像是漂浮在地幔之上的一层薄膜。

大陆的形成

然而,就是这薄薄的一层地壳,就足以构成自然界中的一切陆地与海洋、山川与峡谷了。那么,地球又是如何形成如此丰富的自然地貌的呢?

地质学家们对于地球表面的形成提出过各种假设,目前最流行的假说是德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳在20世纪初提出的“大陆漂移论”。大陆漂移论指出,地球大陆原本属于一个整体,称之为“超级大陆”,可后来这个超级大陆分裂成了不同部分,各个部分发生漂移,逐渐就形成了现在的陆地分布。

有意思的是,当大陆漂移论提出以后,有人将大西洋两岸的海岸线对比,发现它们具有十分相似的地理特征,南美洲与非洲的海岸甚至能够完美地拼接在一起,这些发现成为大陆漂移论的有力证据。

地质学家通过对各个大陆上的岩石和化石进行观察研究,最终得出结论,地球上的超级大陆大约诞生于10亿年前,到了7.5亿年前它开始分解。5亿年前,分解的大陆板块又重新组合到一起,形成了新的超级大陆。大约在2亿年前,超级大陆又开始分解,形成了北部大陆和南部大陆两部分。之后,北部大陆又分成了北美洲和欧洲,两个大陆之间形成了北大西洋。南部大陆则分解成了南美洲、非洲、亚洲和南极洲,并且创造了南大西洋。大约在6600万年前,大陆基本形成了现在所见的这种分布状态。

科学家把现在的地球划分成了13个大陆板块,这些板块会在地球表面不停地运动,有时板块之间会像肩并肩一样平行滑动,有时它们会撞在一起,有时又会相互远离。板块本身并不能决定自己朝哪个方向运动,导致它们移动的是下层地幔中流动的岩浆。

我们普通人之所以感受不到地球板块的运动,是因为它们的运动非常缓慢,平均每年只能运动1到15厘米。不过,地球板块运动并不是完全察觉不到的,比如说地震和火山爆发,其实就是伴随地球板块运动出现的自然现象。而所谓的“地震带”,指的也就是两个板块之间的交界处,这里是地质活动最频繁的地方。

海洋与山脉的形成

当大陆板块发生分裂时,大陆之下的岩浆从裂缝中喷涌而出,并且在冷却后形成了固体的海床,这就是海洋诞生的过程。板块之间分离得越远,海底的面积就会扩张得越大,地球表面积也会跟着扩大。

地质学家通过对比大陆地壳和海洋地壳的成分,发现海洋地壳主要由新生成的玄武岩组成,和大陆地壳上古老的花岗岩完全不同。这说明海洋的形成比大陆的要晚了许多。地质学家推算,大约在2亿年前,地球才形成了海洋,几乎比大陆的形成要晚了8亿年。

当大陆板块之间发生相向运动时,位于更上方的板块会形成高原,而在下方的板块则会形成山脉。比如我们的喜马拉雅山脉,就是由欧亚板块和印度板块汇聚形成的。在喜马拉雅山脉的北面,位置更高的欧亚板块形成了青藏高原,而更低的南面则形成了印度河—恒河平原。板块的汇聚也是造成地震的主要原因。

由于山脉是两个大陆板块汇聚产生的,这时两个板块紧密接触在一起,所以我们通常不会见到山脉中出现火山。而在大陆与海洋的交汇处,或者在大陆旁的小岛上,却经常能看到火山的身影。比如像日本、冰岛这些海岛国家中,就遍布着火山。火山分布的这一规律,也是佐证大陆板块理论的明显证据之一。

不仅大陆板块会发生汇聚,海洋板块之间也会发生汇聚。当两个海洋板块发生汇聚时,一个板块会向另一个板块的下方发起俯冲,一直冲进地幔中,产生狭窄的深海沟。位于西太平洋中的马里亚纳海沟就是这样形成的,它的最深处达到了11千米。

当下沉的板块进入地幔后,它会发生熔化,变成岩浆,其中一部分岩浆又会在海水中冷却,积蓄成火山岛屿。著名的旅游景点夏威夷群岛就是由一连串的火山岛组成的。

地球演变的时间线

正是地球板块运动,导致了地球上山川、海洋、岛屿等各种地貌的出现,从而造就了地球多样的生态,最终孕育出了奇妙的生命。那么,地球究竟是在哪一个历史阶段中,才成功演化出了生命呢?

为了更好地认识地球的历史,地质学家把地球的演化过程划分成了不同长度的地质时间段。其中,最长的地质时间段被称为万古,以亿年为单位。

整个地球的历史按照生命出现为界,被分成了两个万古。前一个万古是从地球诞生以后,到高级生命诞生之前,被称作前寒武纪万古。这个万古又可以被细分成冥古宙、太古宙和元古宙三个不同的阶段。后一个万古是从高级生命诞生后,一直到现在,被称作显生宙万古,其中又被细分成古生代、中生代和新生代这三个代。

“代”以地球历史上的重大事件为分界。在代之下,还有以千万年为单位的纪。在纪之下,还有以百万年为单位的世。只有在比较近的新生代,才会把时间段划分到世。

接下来,我们一起按照地质时间段,来回顾一下地球的历史进程。

从地球诞生的45.7亿年前起,地球进入到了冥古宙阶段。此时的地球还没有形成大陆地壳,一直保持着熔融的岩浆球状态。在前面讲到的地球大碰撞发生后,地球开始冷却,形成陆地和最初的液态水与大气。

到了38.5亿年前,地球进入了太古宙。此时地球的陆地开始逐步变成大陆,同时,地球上最初的生命形式——细菌诞生了。

当太古宙结束时,也就是大约25亿年前,地球大陆已经基本形成,此时,地球进入到了元古宙阶段。在元古宙持续的20亿年间,地球形成了一整块超级大陆。同时,大气中的氧气含量开始不断增加。这些改变为后来的生物物种爆发提供了重要的基础条件。

氧气含量的增多,使地球大气中产生了臭氧层,它可以阻挡太阳的紫外线辐射,给地球生命创造更好的生存条件。但与此同时,地球的温度也在臭氧层的笼罩下开始骤降。在元古宙结束时,地球大陆遭到冰封,海洋中也形成了厚厚的冰盖,生活在海洋里的细菌因此大量灭绝,随之也拉开了显生宙的大幕。

显生宙开始于5.42亿年前的古生代。在古生代初期的寒武纪,地球生命迎来了一次大爆发。这次大爆发是由于大陆板块分裂导致的,每一个板块都发展出了自己的生态环境,因此造就出不同特征的生命体。

从寒武纪过渡到奥陶纪的标志,是第一批脊椎动物的诞生。此时,地球生命全都生活在海洋中。而到了后来的志留纪和泥盆纪时期,地球迎来了一次温室效应,植物开始登上陆地,形成了地球上最早的森林。

紧接着是石炭纪。此时温室效应基本结束了,在凉爽的气候中,海洋生物开始登上陆地,它们栖息在刚刚形成的森林中,进化为昆虫的姿态。到了二叠纪时期,陆地上已经遍布着两栖动物和爬行动物。

然而在二叠纪末期,一场可怕的火山活动导致地球出现了一次大规模灭绝事件,超过95%的物种在这次事件中灭绝。这次事件也标志着古生代的终结,以及中生代的开启。

中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。在此期间,超级大陆不断分裂,火山活动十分频繁,导致了新一轮的温室效应。中生代最鲜明的标志是,恐龙开始登上历史的舞台。这些庞大的温血动物从三叠纪到白垩纪末期,一直是地球上的绝对统治者。

然而,一颗从天而降的陨石在白垩纪末期突然撞击地球,这场灾难不仅导致了恐龙灭绝,还造成了巨大的海啸,使大片陆地沉入海底。无数动植物随着恐龙一起灭绝,地球也从中生代划入到了新生代。

在新生代,地球演变成了我们今天所见到的格局。我们所能见到的山脉、海洋和岛屿,几乎都是在这个时代出现、定格的。其实就连我们人类自己,也是在这个时代诞生的。我们的哺乳动物祖先就是在新生代首次出现的,因此新生代也被叫作哺乳动物时代,而这个时代一直延续到了今天。

从47.5亿年前那个尚未出现陆地的岩浆球,到如今这颗被生命包裹着的灿烂星球,地球在一次次地演化中不断焕发新生,也在一次次的灾难中不断顽强重生,这便是地球塑造出的独一无二的历史。

0 阅读:0

鹰哥爱写文

简介:感谢大家的关注