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第七章 永恒的“地月恋”(1 / 3)

地球与月球构成了一个天体系统,称为地月系。在地月系中,地球是中心天体,因此一般把地月系的运动描述为月球对地球的绕转运动。然而,地月系的实际运动是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。

· 神秘的地球内部 ·

古代人认为地球的内部是十八层地狱和阴曹地府,当然,这是不可能的。那么地球内部究竟有什么秘密呢?

有些科学家相信,在地球内部存在着一个与地球人生活相隔绝的地下城镇,这个城镇中生活着许多外星人,这些外星人长相很吓人,但不可否认的是,他们比人类更加高级。这些外星人在人类还没有出现在地球上时,便在地球内部定居了,他们有着先进的机器,能够在地球内部自由穿梭,他们的城镇和地球表面上的城镇一样多,然而,不同的是那里的城镇建设得更豪华、更壮观,到处可以见到各种飞行器。这个说法是由美国科学家理查德·沙弗提出来的。后来有科学家进一步指出,这些外星人也许是居住在第四度空间,当地球磁场发生变化时,空间之门便可能打开。

报纸上曾经登出过这样一则新闻:1963年,两名美国煤矿工人在挖煤时,突然发现了一条通往地下的隧道,两人很好奇,于是沿着隧道一直走,隧道的尽头是一扇大理石门,推开门之后,是一道大理石楼梯,然而两人因为害怕,所以不敢继续走下去。英国也发生了类似的事情,煤矿工人在挖隧道时,突然从底下传来声响,工人们发现一个通向地下井的楼梯,沿着楼梯越往下走,声音越响,工人们很害怕,于是逃离了隧道,等他们再次回来时,通往地下井的楼梯却消失了。

这样的故事有很多,虽描绘得有声有色,但可信度不是很高。著名的科幻作家凡尔纳在他的《地心游记》中,讲述了一个教授和他的侄儿进入地球内部的所见所闻。当然,这个故事是虚构的。然而要想了解地球内部的秘密,最好的办法还是到地球内部去看一看,但这种想法是不现实的,因为目前人类的技术大概只能间接接触到地下15千米,而地球的半径是6378千米,这就像是橘子的外层皮对于橘子一样,无法深入其中。所以,时至今日,人们还无法知道地球内部的真实情况,但是地球是不断地活动的,人们可以通过火山运动或者地震来了解地球的内部情况。

火山爆发是地壳运动的一种表现形式,是地球内部热能向外喷发的途径之一,在爆发的过程中,岩浆等喷出物会在短时间内通过火山口向外喷出,等火山爆发结束,岩浆冷却之后,人们便可以研究岩浆的成分、组成、构造等,这样能够帮助人们了解地球内部的秘密,不过岩浆也不过是来自于几十千米或者几百千米的地球内部,所以要了解地球更深处的秘密要靠地震。

地震是由于地壳快速释放能量产生的,不论是天然的地震还是人为的地震都会产生地震波。之所以出现地震,是因为板块与板块之间相互挤压碰撞而造成了动荡。据说,地球上每年要发生几百万次地震,平均下来每天要发生上万次。当然,其中大多数地震是人们感受不到的,真正能造成危害的地震次数很少。地震发生时会产生地震波,地震波可以在地球内部进行传播,地震波传播的速度与地震波通过地区的物质性质有关,如通过固态物质时,传播速度就会减慢。

物质在地球内部并不是杂乱无章的,而是分成一个个层次,这些层次也被称作地球内部圈层。科学家把地球内部分为地壳、地幔、地核。当然,这些层次只是科学家们根据地震波以及温度进行猜测的,虽然没有真正见识过,但这种说法还是相当可靠的。

地球表面的温度大概都是靠太阳来提供的,如果没有太阳,地球恐怕会陷入黑暗和寒冷中,不过这只是指地球表面的温度变化,地球内部的温度好像与太阳没有太大的关系。地球内部的温度很高,而且越深,温度越高,通过观测,深度每往下增加100米,地温就会增加3益。到了6378千米的核心地区,温度要达到几千摄氏度。地壳虽然平均厚度有35千米,但是其温度并不是很高,相反,地壳就像是热绝缘体,隔断了地球内部的高温,所以地球表面的温度才不会很高。地壳中含有的氧和硅比较多,氧占整个地壳质量的1/2左右,硅大约占了1/4。

一般认为,地核部分的上半部分是液态的,而下半部分是固态的,这是因为下半部分处于核心部位,所承受的压力达300万个大气压以上,在这么高的气压的压迫下,下半部分只能是固态的。地核部分的主要成分是铁、镍,所以也有人把地核称为“铁镍核心”。地幔部分是地球内部的主要组成部分,这个区域内含有的铁和镁比较多。

地球内部究竟是怎样的?里面有没有外星人?对此,目前谁也无法得知,因为人们还没有能力去地球内部看一看。

也许有一天,人们能够制造出可在地球内部穿梭的机器,到那时,人们就可以去地球内部旅行了,看看地球内部是不是像凡尔纳在中写的那样。

· 地球形成之谜 ·

地球的年龄已有46亿岁,然而这颗星球是怎样形成的呢?

关于地球的形成,人们起初以为是由“神”创造的,但这种说法很快遭到了人们的质疑。后来,有科学家认为,地球是由于彗星碰撞形成的,按照大爆炸理论,大爆炸后会有许多物质不断旋转,因为受到引力的作用而相互碰撞,起初的地球就是这样混沌的物质,然后经过上亿年的演化,初步具备了地球的形态。

18世纪,德国科学家康德通过观测和推断,提出了地球是由星云组成的,即“星云假说”。在没有太阳系之前,到处都是由气体组成的星云,由于温度过高和引力作用,一些星云逐渐碰撞,最终融为一体。大概在46亿年前,温度逐渐降低,气体随之收缩,然后星云就开始运转起来,根据牛顿的重力学理论,气体围绕着中心周转,星云就会逐渐变成圆盘状。在不断地收缩过程中,由于周围物质的离心力大于中心的吸引力,这时,周围物质就不会再向中心处收缩,反而会脱离,形成一个独立的天体,就这样,天体一个一个地出现,而原先的中心不断收缩,于是就形成了太阳,而脱离太阳的天体中就有一颗是地球。

地球刚形成时并不稳定,火山、地震等频发,逐渐形成了高山、深谷、悬崖、丘陵等地形,地球的面貌初步形成。火山爆发、地震等地壳地运动释放出了大量的二氧化碳、水蒸气等,气体上升后在地球外部形成大气层,水蒸气在大气层遭遇冷气流后就会形成降雨,落在地球上,便形成了原始的海洋。水是生命之源,会产生有机物,地球就这样成为一个适合人类居住的家园。

还有一种说法是“银河系大爆炸说”。按照科学家的推算,大约在66亿年前,银河系曾经发生过一次大爆炸,爆炸分离出来的物质在宇宙中到处飘荡,然后经过漫长的时间,这些物质逐渐冷却、凝固、聚合。科学家还推算出在50亿年前,一团庞大的气体与星云按逆时针方向旋转、收缩———这也是太阳系的初步形态———在旋转的过程中,质量较轻的物质就会被甩出去,就像我们使用洗衣机脱水时,当洗衣机运转起来后,衣服上的水就会飞出去,重的物质就会留下来,形成各种天体,而地球就是其中的一个。

关于地球的形成,还有很多种说法,如认为太阳系中本来有两颗恒星,只是一颗恒星后来不知怎的演变为各个行星,其中就包括地球。这其中最让人信服的仍是“星云假说”。但是“星云假说”也存在很多难以解释的地方,如卫星逆行现象。

原始地球形成后,形成地球的物质都带有很高的运动能量,而根据能量守恒定律可知,运动能量会转变为热能,热能让地球的温度空前升高,当时地球的大部分地区的温度都超过了铁的熔点,高温使得地球中的各种金属熔化,因为密度比较大,所以向地球的中心部位流动,形成了地核。同时由于各物质的熔点不同、密度不同,导致分层,即中心部位是地核,外面是由较的轻物质组成的陆核,陆核不断增生,就成了地壳。连接地核和地壳的是地幔。这样一来,地球内部构造就算形成了,即地核、地幔、地壳。由于地球内部处于热学和力学的不平衡状态,导致地球上不断产生火山爆发等现象,然后海洋和大气圈也形成了。

有科学家认为地球的板块起初并不是现在这样,很有可能是连在一起的,因为地壳运动,便分为几块,然后漂移形成现在的样子。如美洲、非洲和格陵兰岛原是连在一起的,大约在2亿年前开始分裂,向外扩张、漂移,在板块大地构造学说中,这种过程叫作“离散”;印度板块是在0.6亿年前左右才漂移到欧亚板块的,这种过程叫作“汇聚”。正是由于板块运动才形成了如今的地球。

另外,不少科学家发现了宇宙中有不少星体互相碰撞的现象,如1887年,有颗彗星在靠近近日点时,由于受太阳引力的影响,彗头被太阳所吞噬。也就是说,地球是由“彗星碰撞”形成的说法极有可能是正确的。当然,其他各种说法也有一定的可能性。

如今,对于地球是如何形成的仍然没有明确的结论,但是随着科技的发展,我们对宇宙、对地球的认识正在逐渐加深。

未来我们可能还会提出关于地球形成的新的说法,但总有一天,科学家会揭开这个谜底。

· 地球生命是如何产生的 ·

古人认为地球上的人类是神创造的。这是地球生命起源的第一种说法。

神创世纪的说法在古代流传过一段时间,但是我们知道这种说法是不正确的,这只是一种神话传说,并没有真凭实据,何况据科学家考察,人类的原始祖先是森林古猿。

第二种说法是宇生学说。这个学说有两个要点:第一是认为地球上的生物可能来自于星外天体,如火星等;第二是星外天体有形成新生命的可能。但直到今天,科学家们并没有在其他天体上发现有生命存在,虽然有些证据能够证明有些天体上曾经存在生命,但是都没有得到确认。并且这个说法会引起新的疑问,即“宇宙中的生命是如何形成的”,而这种说法是无法解释这个问题的。

第三种说法是热泉生态系统说。20世纪70年代末,有科学家在考察中发现了几处深海热泉,热泉中生活着许多生物。如今,科学家已发现了数十个这样的热泉。科学家之所以猜测生命起源于热泉生态系统,是因为如今所发现的一些古老细菌大都是生活在与热泉类似的环境中,即高温、缺氧、偏酸的环境中。另外,科学家在热泉周围发现了一些硫化物,这和原始地球的环境很相似,所以有科学家认为热泉生态系统可能是孕育生命的理想场所。

第四种说法是自然发生说。即认为生命是自然发生的,是可以从非生物的环境中发生出来的,如腐草化萤。为了证明这种说法,有人进行了一系列实验,如往罐子里放一些食物,置于阴暗处,不久后,他打开罐子一看,竟然有蚂蚁出现了。

但在19世纪,法国微生物学家巴斯德做了一项“肉汤实验”,将肉汤放在烧瓶中加热,然后将其冷却,如果烧瓶口打开,那么肉汤中很快就会有微生物出现;如果一开始就封闭烧瓶口,肉汤中就没有微生物出现。这个实验表明,微生物是来自于空气,而不是自然发生的。这个实验否定了“自然发生”的理论。

第五种说法是化学起源说。原始地球刚形成时,大气中并没有氧气,而是充满着像H2、CH4之类的还原性大气,另外有科学家推测,能在地球大气层中产生作用的能源主要有紫外线、宇宙射线以及雷电等,而紫外线和宇宙射线中的可做有机合成的能源很少,倒是雷电每年都会发生很多次。基于以上考虑,美国科学家米勒在实验中模拟了原始地球还原性大气,然后制造雷电,并观测能否合成有机物。

首先,米勒将烧瓶中的空气抽出,往里加入了H3和H2等还原性大气;然后往烧瓶中注入了约500毫升的水,代表着原始海洋;最后给烧瓶加热,使水蒸气和还原性大气在管中循环,同时通过两个电极放电产生火花,模拟原始天空中的闪电。经过一周的实验,米勒在检查实验结果时发现,烧瓶里面还有很多不同的有机化合物,如氨基酸、氯氢酸。这个实验表明,在原始地球的环境中生命是可以出现的。

氨基酸、氯氢酸等有机物出现后,经过长期积累,在一定的条件下就会转化为原始的蛋白质分子和核酸分子。科学家将蛋白质、核酸等放在合适的溶液中,它们就会自动浓缩聚集为球状小滴,这种小滴被称为团聚体。科学家认为团聚体是可以表现出一些生命现象的,如分解、生长。另外,还有科学家提出微球体和脂球体等说法。

但是科学家也对米勒的实验提出了质疑:首先,米勒实验中的闪电是连续的,但是原始地球不一定能够提供这个条件;其次,目前已经证明氨基酸是可以在宇宙中存在的,有科学家认为氨基酸是由于彗星等撞击地球时带来的。

目前来说,化学起源说最令人信服,是被科学家普遍接受的生命起源假说,但是它也不是完美无缺的,仍存在很多疑团。

· 人类起源之谜 ·

物竞天择,适者生存。

1831年,一位年轻的学者跟随海军“贝格尔”号战舰进行环球航行,这位学者在战舰航行的过程中,每到一地,都要去考察一下当地的环境、动植物等,并把它们记录下来,等到五年后回国,这位学者对其资料进行总结,并且进行了大量的试验,总结出物种的形成是自然选择的结果。也就是说,能够适应自然环境的,就生存了下来;不能适应自然环境的,就被淘汰了———物竞天择,适者生存。这是学者提出生物进化理论的基础,在他所著的《物种起源》中指出了人类起源于古猿。

这个说法在当时引起了轩然大波,学者也因此而广为人知,这位学者的名字叫达尔文。经过激烈的争论后,人类起源于古猿的说法也逐渐被人们所接受。后来,生物学家通过对古化石的研究验证了达尔文的说法,他们认为人类是由古猿在漫长的岁月中一步步演化过来的,根据研究,人们推测地球生物的进化模式是无脊椎动物—脊椎动物—哺乳动物—灵长类动物—猿猴类动物—人类。后来马克思进一步补充说明,在古猿演化为人类的过程中,劳动所起的作用是非常大的。现在地球上的猿猴类动物仍然不少,它们之所以没能进化成人,就是因为缺少劳动。

现在普遍认为,人类是由古猿中的一支演化过来的,从古猿进化成人要经过四个阶段。

第一是猿人阶段。此阶段大概处于原始石器时代,猿人会制作一些简单的石器,平时靠打猎为生。如我国发现的北京猿人、元谋人都是在这个时期出现的。猿人由于长时间的劳动,已经开始摆脱猿类的一些特征,而出现了人的特征,随着劳作,猿人制作的石器越来越丰富。当猿人明白火的作用,知道如何使用火、保存火时,就可以说猿人进化成人了。

第二是早期智人阶段。这个时候的人被称作古人,大约生活在距今20万年至5万年之前。古人已经懂得简单地思考,懂得如何生火,懂得制作各种石器,懂得开始穿衣。