宇宙、地球和生命的进化:时间的1000个-第8部分

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逆的。一定种属的生物群总是埋藏在一定时代的地层里。换句话说就是，在相同地质年代的地层中，必定保存有相同或近似种属的古生物化石。这样就有可能依据古生物化石来确定地层的相对地质年代，并相互对比了。　

　　除此之外，地质学家又依据岩层的上下接触关系和构造变动等地质现象，把地质历史分成了几个大的阶段。从地质年代上讲，叫作〃代〃，而在这个〃代〃的时期所形成的各种地层，综合起来叫〃界〃。一个代又分成几个较小的阶段，称作〃纪〃（如你看过一部著名的影片《侏罗纪公园》，那么这个〃侏罗纪〃就是这样的一个纪，在那个纪里，恐龙的种族空前繁盛）。同样，在一个〃纪〃的时期内所形成的地层称为〃系〃，纪（系）又细分为〃世〃等等。　

第33节：一、地球演义（2）


　　在如何划分地质阶段和各个阶段的命名方面，起初地质学家们根据自己在某一个地区的研究起了许多各不相同的名称，直到1881年，各国地质学会在波伦亚举行第二次国际地质学会议时，才正式通过了目前通用的地层表的蓝本。以后又经过不断的修改和补充，才形成了我们今天通常使用的地质年代表。　

　　地球断代表　

　　太古代（距今36亿年～20亿年）＇细菌出现＇　

　　元古代（距今20亿年～6亿年）　

　　早元古代（距今20亿年～17亿年）　

　　长城纪（距今17亿年～14亿年）　

　　蓟县纪（距今14亿年～10亿年）　

　　青白口纪（距今10亿年～7亿年）　

　　震旦纪（距今7亿年～6亿年）＇无脊椎动物出现＇　

　　古生代（距今6亿年～2。25亿年）　

　　寒武纪（距今6亿年～5亿年）　

　　奥陶纪（距今5亿年～4。4亿年）　

　　志留纪（距今4。4亿年～4亿年）　

　　泥盆纪（距今4亿年～3。5亿年）＇鱼类出现＇　

　　石炭纪（距今3。5亿年～2。7亿年）　

　　二迭纪（距今2。7亿年～2。25亿年）　

　　中生代（距今2。25亿年～7000万年）　

　　三迭纪（距今2。25亿年～1。8亿年）＇爬行动物出现＇　

　　侏罗纪（距今1。8亿年～1。35亿年）＇恐龙繁盛＇　

　　白垩纪（距今1。35亿年～7000万年）　

　　新生代（7000万年前～今）　

　　早第三纪（距今7000万年～300万年）＇哺乳动物出现＇　

　　晚第三纪（距今300万年～200万年）　

　　第四纪（200万年前～今）＇人类出现＇　

　　3．地球时钟　

　　人们在没有找到一个可靠的方法去测定地球和地层的年龄以前，只知道下部的地层老，上部的地层新。就像只知道我国历史上汉朝比唐朝早，而唐朝又比宋朝早一样，到底它们距今多少年仍然是个谜。好在人类的社会历史一般都有文字记载，所以过去朝代的年代，翻开史书一查便知。而地球和地壳以及构成地壳的地层，它们是什么时候形成的呢？换句话说，它们有多大〃岁数〃？这成了地质学上一个令人头疼的问题，因为并没有谁会在遥远的古代用文字为我们记录地层的年代。长期以来，人们一直没有找到一个满意的办法来解决它。　

　　在1715年，有人假设原来的海水不是咸的，现在海洋中的盐是江河从陆地上带去的，那么，用全世界河流每年注入海洋的盐量去除现在海洋的总盐量，不就是海洋的年龄吗？但这个办法既不科学，也不可靠。后来又有人根据沉积岩层以及河流一年一度的洪水淤积下来的土层层数去推算地球年龄，结果误差太大，均以失败告终。　

第34节：一、地球演义（3）


　　能否找到一批准确记录地层的〃时钟〃呢？科学家长期以来像大海捞针一样，毫无结果。直到1896年法国物理学家贝克勒尔发现了铀元素具有放射性的性质，这个问题才开始有可能解决。两年之后，法籍波兰物理学家居里夫人从矿渣中提炼出了天然的放射性元素镭。人们逐渐知道了放射性元素有一个特殊的脾性…它一生从不间断地把自己的原子一个接一个地转变为另外稳定的新元素，这种现象叫作衰变。这种衰变是非常准确和可靠的，比如制造原子弹的铀，每经过22。5亿年便有恰好四分之一的铀变成了铅。再比如大气中由于宇宙射线产生的放射性碳，它在生物身体内的含量是一定的。当动物死后，它在转变为氮的过程中，经过5730年会毫厘不差地失去放射性碳原含量的一半。这样，如果科学家用精密仪器测出岩石或某种化石中含有的放射性元素的残留量以及所含的稳定元素含量，就很容易计算出这块岩石或者化石的年龄。　

　　放射性元素的衰变成了天然记录地球历史的〃时钟〃。使用上面的估计方法，科学家才能知道断代表里那些纪元距今多少年。如果没有这个〃时钟〃，如何确定数十亿年内某个时期的具体年代是一项可怕的工作。　

　　既然有了〃时钟〃，那么地球有多大岁数呢？关于地球的年龄有两种：若从构成地球的物质开始凝聚至现在来计算，叫作地球的天文年龄；如果从原始地壳出现，并开始了侵蚀、沉积和构造变动等地质作用至今来计算，叫作地球的地质年龄。　

　　近些年来，人们测得〃天外来客〃…落到地球上的陨石（俗称流星）…年龄为45亿～47亿岁。人类登上月球之后，又测得了月球的年龄是46亿岁。现在一般认为太阳系行星大致是同时形成的。由此推断，地球的地质年龄也有46亿岁上下。如果计算地球的天文年龄，就是用地球的地质年龄加上地壳形成之前构成地球的物质开始凝聚的那段时间，那么现在人们只能粗略估计地球的天文年龄大约为五六十亿岁。　

　　几十亿岁的时间有多长呢？有位学者打了一个比喻：在一块古老的陆地上耸立着一块巨大的岩石，它有100千米高，100千米宽，如果每隔1000年便有一只小鸟飞来在这块岩石上刮磨它的尖嘴，那么待到整块岩石被小鸟啄磨蚀尽时，这几十亿年的时间才算刚刚度过。　

第35节：二、生命之前（1）


　　二、生命之前　

　　地球最初也是由大大小小的太阳星云团聚集而成的，构成地球的所有质量在距今约47亿年前才基本确定了下来。那个时候地球还只是很多小行星的集合体，它们组成一个环状围绕太阳运行。这时的地球严格地说还不能称为地球，因为它还没有一个确定的核心（地核），所以称它为原地球。　

　　原地球在万有引力收缩条件下不断变热，当原地球内部温度达到足以使铁、镍这样带磁性的元素熔融的时候，这些小行星互相靠近的速度就加快了。因为小行星绕行太阳的速度有快有慢，所以它们最终能结合在一起，包围在同一个核心周围，而不是两个或更多。这些集中的物质很快就聚集在地心附近，形成地核。　

　　原始地核形成是地球历史最重要的事件之一。形成地核之后，整个地球是一个熔融状态的大液态球，要经过将近30亿年的时光变迁，这个大球才慢慢冷却。冷却先是从外部开始的。和炼钢厂刚刚出炉的液态钢水一样，首先冷却的是最靠外部的一层薄薄的壳，就像钢水表面快速凝结的一层钢壳一样，地球表面首先形成的就是薄薄的地壳。这层地壳保护了内部熔融状态的核心，所以内部的冷却开始变慢了，直到今天，地球的内部仍然是熔融的液体状态。　

　　跟月球和类地行星一样，原始地壳也经过了大量陨石的撞击和普通火山作用的改造阶段。那时候的地壳就像现在的月球和火星表面一样，也曾经布满大大小小的环形山和撞击地貌，但唯一不同的是地球表面开始有了两样关键的东西：大气和水。　

　　初始大气和水的来源有两个：一个是火山作用产生的，另一个是陨石带来的。无论是如何来的，大气和水的出现使地球马上处于一个非常特殊的地位，那就是这两样东西有很大可能带来一个奇迹…生命。　

　　1．50亿年前…原地球时代　

　　在地核形成以后，地壳还没硬结之前的地球还是一个混乱的世界，构成地球的各种物质元素仍处在分离过程中。地球如同一个出生不久的婴儿，还没有任何记忆力。一个气态和液态的地球还不能以任何方式给现在的我们留下任何资料和可供推论的痕迹。对那时候地球的情况，我们现在知道得很少。这个大约50亿年前地球发展的阶段（又称地球发展的天文阶段），仅仅是地球历史的〃序章〃，甚至还不是地球历史的开头。　

　　我们只能用现有的知识来推断当时的情况，根据我们现在地球的状态，我们可以想象当年地球的运动和现在相比改变得应该不太多。现在的地球正在侧着身子一刻不停地围着太阳绕圈子（天文学称为公转，公转一圈是地球上的一年），所以童年的地球也一定在侧着身子一刻不停地围着太阳绕圈子，而且现在的地球还同时由西向东进行自身旋转（天文学称为自转，自转一圈是地球上的一天）。我们没有理由认为地球在当年的某个时刻是向着相反方向由东向西转，所以童年的地球也一定是由西向东自转着。　

　　但是，那时候的地球自转速度比现在快得多。那么它到底有多快呢？　我们知道，宇宙间任何两个天体之间都由于万有引力的作用而互相吸引，地球和太阳之间、地球和月球之间都有一个相互吸引的力。太阳虽然比月球大得多，但月球距地球比太阳距地球近好多。因此，月球对地球的影响更大一些。我们知道，月球也在围绕着地球转动。所以任何时候，地球总有一面向着月球，而有一面背对着月球。别小看这点差异，月球对地球正面和背面的物质，特别是海水的引力是不同的，这种差别形成了引潮力。所以，地球上的海水随着地球自转出现了海面昼夜周期性的涨落现象，这就是潮汐的来源。如果你生活在海边，你会知道每到一定时刻，例如黄昏，海水会涨潮。那么涨潮的时候，你一定可以在天空中看到月亮，月亮吸引了海水，形成涨潮。　

第36节：二、生命之前（2）


　　据地理学家研究，潮汐影响地球的自转速度，使其逐渐减慢，使一昼夜的时间越来越长。天文学家计算，这个减慢速度大概是每12万年增加1秒。按此推算，距今50亿年前的童年地球自转一周只需4小时，换句话说，那时候4小时便是一天。　

　　假如我们回到地球的童年时代，仍按现在的时钟计时，早晨6点太阳从东方升起，上午8点正当我们计划开始一天的生活时，太阳却已经日落西山了，而10点时，太阳又再度升起。那时候，由于地球自转速度较快，地球自转所产生的离心力也必然较大，还不太坚固的地壳非常容易发生变动而破裂。从地球内部分离出来的各种气体和岩浆在地球内部巨大的压力下，顺着地壳的裂缝喷射而出。我们可以想象当时的情景：烟雾腾空，气流上下翻滚，狂风呼啸，岩浆迸流。地壳在崩裂，大地在剧烈颤动。大气层中由于气流的剧烈变化而电闪雷鸣，到处是火光和隆隆的雷声……大自然任意展示着它无比的力量。那是一个混乱狂暴的洪荒时期。　

　　2．40亿年前…古大陆形成　

　　原地球时代的地球，无论内部多么炽热，外表总是趋向于冷却，而炽热的内部物质则时常要求冲破刚刚形成的硬壳。在这些剧烈的斗争中，原始的地壳开始慢慢地形成。地球深处通过火山喷发出来的气体补充了原始的大气层，喷发出来的岩浆遇到相对寒冷的外层大气冷却凝结后，加厚了早年的地壳。随着这种反复运动趋向于相对的宁静，地壳越来越厚，火山慢慢被抑制在厚厚的地壳下面，于是相对稳定的大陆开始出现了。　

　　那时候的古大陆由于地壳的频繁变动，远没有现在这样辽阔。在中国，面积较大的一块古大陆最先形成于华北地区。它西起内蒙古大青山山地，向东穿过山西阳高、北京密云、河北迁西和迁安等地，又向东一直延伸到辽宁抚顺地区。这条长达1000多公里的长条状古大陆宛如一条巨龙横亘在我国北部，而这块古大陆的周围，几乎全是面积大小、深浅不一的海洋。在它周围的海洋中，现在的山西五台山、山东泰山、河南嵩山以及辽东半岛和山东半岛上的一些山地先后露出了海面，变成了大海中的孤岛。随着大陆面积逐渐扩大，经过数10亿年的变迁，这些巨大的岛屿才和古大陆慢慢连在一起，这才是真正的沧海桑田。也许你脚下的这片土地在遥远的40亿年前是一片广阔的海洋。　

　　在古大陆刚刚形成时期，大气层还远没有现在这么厚。灼热的阳光和强烈的紫外线可以畅通无阻地穿过原始稀薄的大气层，无情地照射在光秃秃的大地上。当时无论成片的大陆还是孤岛状的小片陆地，都是没有任何生命存在的死寂世界。所以，古大陆时期的地球就显得格外空旷。你如果曾经看到过月球表面的照片，就可以想象当年的地球是个同样死寂的世界。古大陆时期唯一留给我们的就是现在厚达万米甚至几万米的地壳人类和其他物种繁衍生息的基础。　

第37节：二、生命之前（3）


　　3．20亿年前…造山运动　

　　在长达20亿年的漫长岁月中形成了巨厚的地层，这并不奇怪。令人惊奇的是，如果地球当时是均匀地凝结地壳，我们现在拥有的地球表面应该是一马平川，而事实上现在的地壳表面充满了海洋、河流、高山、盆地。是什么力量能撕裂上万米厚的地壳，把它扭得面目全非了呢？　宇宙间万物都处在不停地运动中，地壳从形成的那一天起就一直在运动着。地球童年的地壳运动表露得特别明显，如果我们来到河北阜平和辽宁鞍山等山地，就会发现上万米厚的太古界地层好像一叠纸板被从两边推挤了一样，变得七褶八皱。再仔细看，上下岩系的褶皱形状明显的不同，中间有个接触面，把太古界地层（太古代时期形成的地层在地质学上称为太古界地层）一分为二，下部地层为下太古界地层，上部则是上太古界地层。这个上、下太古界地层的接触关系，地质学上称