第7章 蓝色的星球——地球谜团360度全景探秘(1)
地球形成之谜
作为太阳系中目前已知的唯一一个有生命存在的星球。地球是怎样形成的呢？多少个世纪以来，科学家们上下求索，力图圆满地回答这个问题。关于地球的起源，目前有以下几种学说：
彗星碰撞说
1749年，法国生物学家布封提出的“彗星碰撞说”，曾一度引起人们的注意。他认为，一颗彗星与太阳相撞，从而产生了许多碎片，碎片冷却以后形成了地球及其他几个行星。即地球是由于彗星碰撞太阳而形成的，这一学说打破了神学的禁锢，曾一度引起人们的注意。
微星学说
1900年，美国科学家托马斯、卓乌德？章伯伦和弗瑞斯特？雷？摩尔顿在研究中重新拾起布封的理论。他们认为，在很久以前，当另一颗星体经过太阳附近时，在引力的作用下，彼此间各有一部分脱离了它们的母体而形成了新的个体，这些新个体在引力作用下急剧地旋转，从而获得大量的角动量。这些个体分离后渐渐冷却下来，体积也随之减小，成为固体或是微星，微星在进一步碰撞时形成行星。来自两颗星体的物质聚集在一起，形成行星家族，这一假设称为“微星学说”。
然而，1920年，英国的天文学家阿瑟？斯坦莱？爱丁顿却指出，从太阳或其他恒星分离下来的物质都很热，它们在扩散到宇宙空间前，还未来得及冷却就会消散掉。即使在某种未知的过程下凝聚成了行星，运行的轨道也不会像现在太阳系中的轨道那样有规律。所以“微星说”并不合理。
俘获说
认为太阳从恒星际空间俘获物质，形成原始星云，后来星云凝聚成地球和行星。例如，1944年原苏联地球物理学家施米特提出：太阳俘获的旋转的气体——尘埃中的固体粒子，最终凝聚形成地球和太阳。
气体潮生说
这一学说由英国物理学家金斯在1930年提出。他认为，原始太阳是一个灼热的球状体，由非常稀薄的气体物质组成。后来，一颗质量比它大得多的星体从距离它不远的地方划过，在这个星体的引力的作用下，原始太阳出现了凸出部分，并逐渐被拉成烟状长条。这些从原始太阳中分离出来的长条状稀薄气流冷却凝固后分成了许多部分，每一部分都聚集成了一个行星。气流中间部分最宽，密度最大，于是形成了较大的木星和土星；气流两端稀薄些，于是形成了较小的行星，如地球、水星等。
各种说法都有一定的道理，但都缺乏确凿的证据，所以直到今天，地球究竟是怎样形成的仍是一个谜。
地球年龄之谜
今天的科学家通过对地球上岩层的性质和变化的研究，测算出地球的年龄已经有46亿年了。
生活在地球上的人类自古以来就十分关心地球的年龄问题，但是由于古代人们缺乏推算地球年龄的科学方法，地球的年龄始终是一个未解之谜。
古代玛雅人把公元前3114年8月13日奉为“创世日”，认为地球是从那一刻诞生的；希腊的神学家把地球的生日提前到公元前5508年；著名的科学家牛顿则根据《圣经》推算地球有6000多岁……
随着科学的进步，计算地球年龄的方法也在不断更新。
海盐和沉积岩测算法
17世纪到18世纪期间，有科学家试图通过研究海洋里的盐度来推算地球的年龄。他们假定海水最初是淡的，由于河水把盐冲入海洋才使海水变咸。知道了目前海水的含盐量和全世界的河流每年能把多少盐冲入海洋就可以算出海洋的年龄，并进一步推算出地球的年龄。但是，海水最初是不是淡的本身就是一个未解之谜，河流每年带入海洋的盐量也并不一样，此外地球的形成比海洋的出现早多少年也不得而知。因此这种方法解决不了问题。
还有一些科学家考虑用海洋沉积物来测算地球的年龄。据估计，每经过3000~10000年，可以形成1米厚的沉积岩。地球上的沉积岩最厚处约为100千米，由此推算，地球的年龄大约在3~10亿年之间。但这种方法也没有考虑到在沉积作用发生以前地球就已经形成了，因此也是不准确的。
开尔芬的热传导计算
1862年，英国物理学家开尔芬第一次从物理学的角度探讨了地球的年龄问题。他假定地球原是炽热的液体，后来冷却凝固下来，成为了现在的形态。他根据热传导计算，推导出地球的年龄约为2000~4000万年。
开尔芬的计算结果发表后，遭到了地质学家们的反对。因为地质研究表明，地壳运动并非一次，造山运动在地质史上甚至可能发生了15次以上。因此，用最后一次发生变化的岩石来测定整个地球的年龄是不正确的。
同位素地质测定法
20世纪初期，人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素，它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其它元素，这种现象被称做放射性衰变。在天然条件下，放射性元素衰变的速度不受外界物理化学条件的影响而始终保持很稳定。
例如，1克铀经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氦。在铀的质量不断减少的情况下，经过约45亿年以后，大体就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性，我们选择含铀的岩石，测出其中铀和铅的含量，便可以比较准确地计算出岩石的年龄。用这种方法推算出地球上最古老的岩石大约为38亿年。当然这还不是地球的年龄，因为在地壳形成之前地球还经过一段表面处于熔融状态的时期，科学家们认为加上这段时期，地球的年龄应该是46亿年。
地球内部之谜
地球内部具有同心球层的分层结构，各层的物质组成和物理性质都有变化。地球内部是不能直接观测的，所以有关地球内部的知识多是间接得来的。例如，根据天文学得知的地球质量和大地测量所得的地球形状和大小，可以计算出地球的平均密度为5.5克／厘米。但是，地表物质的密度小于2.7克／厘米；因此可以推知地球内部物质的密度要比5.5克／厘米为大。根据陨石有石陨石和铁陨石之分，又由于地球有明显的内源磁场，因此可以推断地球内部有一个铁质的地核。主要根据地震波在地球内部传播所显示出来的各种迹象，证明地球内部可大致分为地壳、地幔和地核3个组成部分。
地壳
地球球层结构的最外层，大陆地壳的厚度一般为35～45千米，喜马拉雅山区的地壳厚度可达70～80千米。1909年A？莫霍洛维奇根据近震地震波走时确认地壳下界面的存在，在此界面以下地震纵波的速度由平均5.6千米／秒突然增至7.8千米／秒。这个分界面后人称之为莫霍界面。地壳主要由各种岩石组成，高低不平，平均深度为17千米，大陆部分比海洋部分厚，平均厚度为33千米，高山、高原地区甚至厚达60~70千米，海洋地壳平均厚度仅有6千米。
地幔
地幔位于地壳和地核之间的中间层，平均厚度为2800余千米。1914年，美国地震学家B.古登堡根据地震波走时测定地核和地幔之间的分界面深度为2900千米。这个数值相当准确，与新近算得的数值只差15千米。地幔又分为上地幔（350千米深度以上）和下地幔。上地幔中存在一个地震波的低速层，低速层之上为相对坚硬的上地幔的顶部。通常把上地幔顶部与地壳合称岩石圈。全球的岩石圈板块组成了地球最外层的构造，地球表层的构造运动主要在岩石圈的范围内进行。
关于地壳均衡的研究认为，岩石圈下面有一个物质层，其强度较小，容许缓慢变形和在水平方向流动。1914年，J？巴勒尔称这个物质层为软流圈。软流圈概念和地震学中的地幔低速层概念似乎指的是同一个对象，很多人把它们等同起来。板块大地构造学说认为，岩石圈板块漂浮在软流圈之上，可以作大规模的水平向移动。
地核
地幔下面是地核，地核的平均厚度约3400千米。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080千米，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140千米；内地核是一个半径为1250千米的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每立方厘米13克。美国一些科学家用实验方法推算出地幔与核交界处的温度为3500℃以上，外核与内核交界处温度为6300℃，核心温度约6600℃。
在20世纪90年代，在中欧的一个小城温迪施埃中巴赤，人们钻出了一个直径22厘米，深14千米的世界上最深的洞。这个地区地理情况十分特殊，这里的岩石有30千米厚，并向地表突出。历史上古老的欧洲板块和非洲板块在这里相互碰撞，彼此推挤和啮合。正是由于这些地理状况的存在，地质学家们打算用管状的、中空的特殊钻孔器旋出岩心，把这些岩心提取上来，但这次努力最后还是以失败告终。
地球内部究竟是什么？其中的奥秘仍然等待人们去揭开。
地球大小之谜
金刚石是在高温高压条件下形成的一种贵重金属，一般都生成在岩浆岩中。苏联在玻波盖河盆地里，却发现了大量的金刚石，这实在是一件不寻常的事件。从而引起了许多地质学家的极大兴趣。经过多年考证，最后证实是天外来客——陨石撞击在这块盆地上时，发生强烈爆炸而形成的结晶矿物。
加拿大有一个萨达旦里镍矿，是一个38公里范围的巨型矿体，同样是陨石撞破地表后，与地球岩浆熔融共同凝结而成的矿体。
据统计，10亿年来，地球遭到陨石撞击产生的坑，大于1公里直径的袭击事件有100万次之多。每天从宇宙中降落到地球上的陨石和尘埃，多达50万吨。由此看来，地球的荷重正在逐年加重。
持相反意见的人则认为，地球上每年发生地震500万次，活火山500余座。每年火山喷发和地震时，地球深部的熔岩、气体大量喷射出来，气体飘入大气层中。更为巨量的是，石油从地层中抽起，煤炭从地下挖出来，被人们燃为灰烬，形成缕缕浓烟升入大气层中。这种大量毁灭地球上的物质变成烟气的结果，使地球的重量逐渐减轻，地球的荷重自然减少了。
见过火山喷发的人，都会立刻回忆起浓烟升空、火光冲天、尘埃石屑弥天而降的惊人场面。从地球深处喷射出来的大量物质中，经科学测定，含有大量的一氧化碳、甲烷、氨、氢、硫化氢等气体。
惊天动地的地震之后，科学家发现大气里甲烷浓度特别高。这个现象说明地球“肚子”里的气体，乘地震之机，从地壳的裂缝里冲出来，释放于大气之中。
海员们在航海途中，能看到比海啸更可怕的海水鼎沸现象，这种翻江倒海的奇观，也是地球放气的结果。
根据地球放气的现象和地球深部物质大量外喷的事实，有人认为，地球“肚子”越来越瘪了，地球的体积自然要缩小了。
有些科学家对阿尔卑斯山作了调查后，推断地球的半径比2亿多年前（即阿尔卑斯山开始形成时）缩短了2千米；也就是说，地球的半径每年大约缩短了1%毫米。
然而，苏联科学家公布说，地球自诞生以来，其半径比原来增长了1/3。理由是各大洋底部在不断扩展，这种扩展是沿着从北极到南极，环绕地球的大洋中部山脊进行的。经查明，太平洋底部的长度和宽度，每年扩展速度达到了几厘米。这种扩展由地球深处的大量物质向上涌溢，推展洋底地壳，使地心密度变小，地球的体积就增大了。另外一个地球膨胀的见证就是原来连成一体、包着整个地球的大陆在地球膨胀中撑裂，裂缝处变成汪洋大海，至今有些裂缝仍在扩展，一些大陆之间的距离也在增大。
还有一种说法认为地球增大是由宇宙尘埃积聚而成。宇宙尘埃以及陨星等受地球引力的作用，缓缓不断向地球靠拢。据估计，一昼夜进入地球大气层中的宇宙尘埃等约有10万吨，而落入地面的达100多吨，一年就是4万吨，这些尘埃虽有相当一部分又返回宇宙，但总有一部分留在地上，使地球体积不断增大。
地球到底是在增大还是在缩小，仍然没有定论。
地球转速之谜
珊瑚虫的生长，和树木的年轮相似。珊瑚虫一日有一个生长层，夏日的生长层宽，冬日的生长层窄。科学家对珊瑚虫体壁研究，识别出现代珊瑚虫体壁有365层，正好是一年的天数。科学家又数了距现在3.6万年前的珊瑚虫化石的年轮，则为480层。按此进行推算，13亿年前，一年为507天。说明地球环绕太阳的公转过程，其自转的速度正在变慢。
近百年来科学家在南太平洋中发现“活化石——鹦鹉螺”软体动物，在外壳上有许多细小的生长线，每隔一昼夜出现一条，满30条有一层膜包裹起来形成一个气室。每个气室内的生长线数正好是如今的一个月天数。古生物学家又从不同的时代地层中的鹦鹉化石进行判析，发现3000万年前，每个气室内有26条生长线。7000万年前为22条；1.8亿万年前为18条；3.1亿万年前为15条；到4.2亿万年前那么只有9条了。从事研究鹦鹉的科学家则认为，随着地球年龄的增加，其自转速度正在加快。
地球冷暖之谜
宇宙飞船对金星的探测表明，金星表面的温度可达480℃。究其原因，发现金星大气中含有大量二氧化碳，形成一层屏障，使太阳射向星的热能，不易散发到大气层中去，从而使金星的温度日见增高。
地球上由于人口剧增，工业发展，森林大量采伐，自然生态遭到破坏，二氧化碳逐年增加，使地球上空的二氧化碳浓度越来越高，类似金星之状，地球上的气温也在逐年增高。仅以东京为例，20多年来，东京的平均气温已增高2℃。另外，人造化肥能捕捉红外线辐射：大片积雪的融化，会减弱地球对太阳光的反射。诸如此类的原因，也使地球的温度逐年增高。
与上述截然相反的一种观点是变冷说。持这种观点的人认为，未来几十年的气候将逐渐变冷。其依据是：虽然二氧化碳在稳定增加，但自本世纪40年代中期开始，特别是60年代以来，北极和近北极的高纬度地区，气温明显下降，气候显著变冷。例如在日本，60年代以来，樱花开花日期较50年代明显推迟，而初霜期则相应提前了。在北大西洋，出现了几十年从未见过的严寒，海水也冻结了。在格陵兰和冰岛之间曾一度连成“冰陆”，北极熊可以自由来往，成为罕见的奇闻。有人认为，60年代的气候变冷是“小冰河期”到来的先兆，从下世纪开始，世界气候将进入冰河时代。
大陆漂移之谜
1620年的时候，德国的哲学家、政治家弗朗西斯？培根在看地图的时候突然意识到，南美洲东岸和非洲西岸可以很完美地衔接在一起。然而，培根不是真正的科学家，尽管他将自己关于两块大陆的想法说了出来，却没有试图去寻找证据，来证实两岸曾经是相连的。