一般我們與別人初次交往時,都需要進行自我介紹,那么,我們?nèi)绾蜗騽e人介紹我們的地球呢?
很多小朋友在幼兒園期間都學過一首歌——《八大星》,歌詞是這樣的:“我是一顆水星,跑得最快的小眼睛。我是一顆金星,有魅力亮晶晶。我是一顆火星,紅紅火火像戰(zhàn)神。我是一顆木星,體積最大轉不停。我是一顆土星,黃色腰圍裹環(huán)云。我是顆天王星,我獨自躺著行。我是顆海王星,藍色風暴繞天行。我住在地球村,鳥語花香賽仙境?!?/p>
這些歌詞形象生動地介紹了太陽系八大行星各自的特點,其中地球的特征是鳥語花香賽仙境,也就是說地球適宜生命繁衍、適合人類居住。這是面向幼兒園小朋友介紹地球的方法。
到了中小學階段,同學們會逐漸從科學課本或者地理課本上學到更多關于地球的知識,例如,地球從外向內(nèi)可以分為大氣圈、水圈、地殼、地幔和地核。
到高中階段,同學們可能會進一步學到,地球的地殼分為陸殼和洋殼,陸殼和洋殼中有各種巖石。其中陸殼是人類居住的主要場所,其成分是硅鋁質(zhì)的,密度較??;而洋殼基本被海水覆蓋,其成分是硅鎂質(zhì)的,密度較大。
那么,地球科學家是如何知道這些知識的呢?我以科學家研究以下兩個問題的故事為例,給大家展示地球科學家是如何研究地球的。
第一個問題:
地球的年齡是多少?
我們怎樣才能確定地球的真實年齡呢?在火星和木星軌道之間有一個小行星帶,這里漂浮著許多小行星,它們是太陽系形成初期遺留下來的原材料,部分小行星因為一些偶然的原因會落到地球上,這就是我們所說的隕石。知道這些隕石是什么時候形成的,我們就可以知道太陽系的年齡和地球的年齡。
可是,我們怎樣才能知道呢?這就要用到一種叫作“放射性同位素定年”的原理,大自然中的元素“鈾”和“釷”始終以一定的速率在不斷地衰變形成“鉛”同位素,無論是風吹雨打還是刀砍火燒,外界的變化都不會影響這個衰變過程。對任意一塊石頭,我們只要知道有多少“鈾”同位素已經(jīng)衰變成了“鉛”同位素,就可以確定出地球的年齡。
第二次世界大戰(zhàn)之后不久,美國的克萊爾·卡梅倫·帕特森花了幾年的時間,建立了世界上第一個完全沒有鉛污染的超凈實驗室。他測量了不含“鈾”的鐵隕石、其他幾種隕石和一些地球樣品的“鉛”同位素組成,得到地球的形成年齡大約為45.5億年,這一研究成果是1956年發(fā)表的,即使與現(xiàn)在用尖端的儀器測量所得的結果相比,在誤差范圍內(nèi)也基本上是一致的。
第二個問題:
生命是怎么起源的、是如何演化的?
地球科學家對這個問題做出了非常重要的貢獻。第一,地球的表面環(huán)境是控制生命的形成和演化的重要因素,地球科學家可以通過實驗模擬、理論模擬以及天然樣品的分析,從各個角度去限定地球早期的環(huán)境,探討早期生命的起源和演化。第二,古老的生命很容易消亡,但它們留下的化石、遺跡、各種化合物、同位素信息,卻可以保留在各種石頭中。地球科學家通過解讀這些“無字天書”,逐步揭開生命形成和演化的奧秘。
其實,就在離我們不遠的黃山腳下,具體位置在安徽省黃山市休寧縣藍田鎮(zhèn),我國地球科學家發(fā)現(xiàn)了世界上最古老的宏體真核生物群——藍田生物群。藍田生物群的發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)引起了全世界地球科學家的轟動,因為它比傳統(tǒng)的寒武紀生命大爆發(fā)早了將近2億年,這一發(fā)現(xiàn)為早期復雜高等生命的研究打開了一個新窗口。同學們?nèi)S山旅游的時候,可以繞道去看一看,也許還能在路邊的石頭中發(fā)現(xiàn)6億多年前的化石,也許能親手觸摸到6億多年前的海藻、珊瑚或蠕蟲。