本帖文第一部分已經(jīng)談到地球誕生之初那次空前大碰撞。尺度相當于火星的那顆行星在與地球碰撞過程中完全毀滅,融合為地球(也包括月球)的一部分。 因此,大碰撞的另一個直接結果是地球的尺度變大。
有天文學家認為,最初的地球只有現(xiàn)在的十分之一大??!她大概由10顆小行星相互碰撞融合而成。這就意味著,在大碰撞之前曾多次發(fā)生規(guī)模不同的小行星碰撞才逐漸形成后來的地球。地球今天的尺度達到直徑12756公里,約為我們的近鄰火星的兩倍;而其質量則為火星的十倍。這一點意義非凡。
據(jù)認為,除地球外,火星是太陽系中最接近人類居住環(huán)境條件的行星。觀測和研究表明,火星上曾有過水!火星探測器發(fā)回的照片顯示,火星地表存在小河道,許多地方曾受水侵蝕。甚至火星上可能曾發(fā)過洪水,也可能出現(xiàn)過湖泊和海洋。但很遺憾,火星上的水只存在不長時間,大約四十億年前就消失了。
火星上的水為什么會消失?其尺度和質量不夠大是一個關鍵因素!由于火星質量僅為地球的十分之一,形成的引力也就很有限。過低的引力不足以保持其地表水在特殊情況下的散失,如行星碰撞、火山爆發(fā)等災變足以導致其地表水全部蒸發(fā)至太空,且不再返回。事實上,火星只包裹一層薄薄的大氣,其表面平均大氣壓還不足地球上的1%!
回頭看我們的地球,她則幸運多了!有研究者認為,在發(fā)生其誕生初期那場大碰撞之前,地球表面就已經(jīng)存在河流、湖泊和海洋等豐富的地表水系。雖然在大碰撞過程中,所有地表水(包括海洋)全部蒸發(fā)殆盡,但由于大碰撞導致地球的質量增大,這些水的相當部分并未逃逸出地球足夠強大的引力范圍,只是停留在包裹地球的厚厚大氣層中而已,隨后又以降雨、冰雪等方式重返地表。試想,如非如此,需要多大尺度、多少次彗星撞地球才能帶來覆蓋地表60%的龐大水系呢?!
另一個有趣的問題是:假如我們的地球比現(xiàn)在更大一些,比如大一倍,是否會更好呢?至少我們14億國人不必擁擠在如此狹小的生存空間?。∽鲆粋€簡單推論,就會發(fā)現(xiàn),這個假設并非那么美妙!
地球直徑增大一倍,其質量大約會是現(xiàn)在的10倍,其引力也將增強很多。當大碰撞發(fā)生時,地球自身的碎裂狀況就不會那么慘烈,也不可能有那么多碎塊飛離地球而形成今天的月球。即使假設能夠順利形成現(xiàn)有尺度的月球,由于地球引力過大,月球也會一頭扎進地球的懷抱成為其一部分!沒有了月球,也就不可能有當初海洋威力無比的潮汐作用,也就很難說能否形成,或何時能夠形成孕育原始生命形態(tài)的“原始湯”!一句話,你、我今天也就不可能出現(xiàn)在這兒了!
我們的地球母親就在這個煉獄中誕生,并跌跌撞撞地掙扎著求生、長大。沒有任何可資利用的規(guī)劃藍圖,更沒有遺傳基因的約束,她的身體竟然能夠生長發(fā)育得不大、不小、剛剛好!最終,這個太陽系的老五(按質量排列)成為八個兄弟姐妹中唯一擁有繁衍能力的星球!不僅如此,她很可能也是整個銀河系,甚至是整個浩瀚宇宙中的“另類”獨苗!我們可以十二分嚴謹?shù)卣f,這個亙古未聞的奇跡、小概率事件中的小概率事件純粹屬于撞大運式的偶然事件!此外沒有任何合理解釋!
本帖文第一部分已經(jīng)談到地球誕生之初那次空前大碰撞。尺度相當于火星的那顆行星在與地球碰撞過程中完全毀滅,融合為地球(也包括月球)的一部分。 因此,大碰撞的另一個直接結果是地球的尺度變大。
有天文學家認為,最初的地球只有現(xiàn)在的十分之一大?。∷蟾庞?0顆小行星相互碰撞融合而成。這就意味著,在大碰撞之前曾多次發(fā)生規(guī)模不同的小行星碰撞才逐漸形成后來的地球。地球今天的尺度達到直徑12756公里,約為我們的近鄰火星的兩倍;而其質量則為火星的十倍。這一點意義非凡。
據(jù)認為,除地球外,火星是太陽系中最接近人類居住環(huán)境條件的行星。觀測和研究表明,火星上曾有過水!火星探測器發(fā)回的照片顯示,火星地表存在小河道,許多地方曾受水侵蝕。甚至火星上可能曾發(fā)過洪水,也可能出現(xiàn)過湖泊和海洋。但很遺憾,火星上的水只存在不長時間,大約四十億年前就消失了。
火星上的水為什么會消失?其尺度和質量不夠大是一個關鍵因素!由于火星質量僅為地球的十分之一,形成的引力也就很有限。過低的引力不足以保持其地表水在特殊情況下的散失,如行星碰撞、火山爆發(fā)等災變足以導致其地表水全部蒸發(fā)至太空,且不再返回。事實上,火星只包裹一層薄薄的大氣,其表面平均大氣壓還不足地球上的1%!
回頭看我們的地球,她則幸運多了!有研究者認為,在發(fā)生其誕生初期那場大碰撞之前,地球表面就已經(jīng)存在河流、湖泊和海洋等豐富的地表水系。雖然在大碰撞過程中,所有地表水(包括海洋)全部蒸發(fā)殆盡,但由于大碰撞導致地球的質量增大,這些水的相當部分并未逃逸出地球足夠強大的引力范圍,只是停留在包裹地球的厚厚大氣層中而已,隨后又以降雨、冰雪等方式重返地表。試想,如非如此,需要多大尺度、多少次彗星撞地球才能帶來覆蓋地表60%的龐大水系呢?!
另一個有趣的問題是:假如我們的地球比現(xiàn)在更大一些,比如大一倍,是否會更好呢?至少我們14億國人不必擁擠在如此狹小的生存空間??!做一個簡單推論,就會發(fā)現(xiàn),這個假設并非那么美妙!
地球直徑增大一倍,其質量大約會是現(xiàn)在的10倍,其引力也將增強很多。當大碰撞發(fā)生時,地球自身的碎裂狀況就不會那么慘烈,也不可能有那么多碎塊飛離地球而形成今天的月球。即使假設能夠順利形成現(xiàn)有尺度的月球,由于地球引力過大,月球也會一頭扎進地球的懷抱成為其一部分!沒有了月球,也就不可能有當初海洋威力無比的潮汐作用,也就很難說能否形成,或何時能夠形成孕育原始生命形態(tài)的“原始湯”!一句話,你、我今天也就不可能出現(xiàn)在這兒了!
我們的地球母親就在這個煉獄中誕生,并跌跌撞撞地掙扎著求生、長大。沒有任何可資利用的規(guī)劃藍圖,更沒有遺傳基因的約束,她的身體竟然能夠生長發(fā)育得不大、不小、剛剛好!最終,這個太陽系的老五(按質量排列)成為八個兄弟姐妹中唯一擁有繁衍能力的星球!不僅如此,她很可能也是整個銀河系,甚至是整個浩瀚宇宙中的“另類”獨苗!我們可以十二分嚴謹?shù)卣f,這個亙古未聞的奇跡、小概率事件中的小概率事件純粹屬于撞大運式的偶然事件!此外沒有任何合理解釋!
1】冰封整個地球?。ǖ厍驓v史周周四下午)
太陽系形成之初,地球由眾多小行星碰撞、融合而初生。事實上,這里還有另一個至關重要的幸運“安排”不能忽視,這就是地球到太陽這顆恒星間的距離。太遠或太近,都會因高溫或寒冷讓生命無法立足。通過對我們的鄰居火星等行星的觀測,即可略見一斑?;仡^看一下地球的早期歷程,我們的地球和人類是不是太幸運呢?
—— 周一凌晨,那場空前慘烈的大碰撞形成尺度剛剛好的地球與月球動態(tài)平衡系統(tǒng);
—— 在地球歷史周第一天即將結束的時候,狂暴的海洋中形成孕育生命的“原始湯”;
—— 周二凌晨,逐漸平靜下來的地球大舞臺上首次出現(xiàn)單細胞原始生命形態(tài);
—— 周三清晨,以藍綠藻進化出光合作用機制為標志,大氣中終于開始出現(xiàn)氧氣!
假如這一系列隨機事件中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯,人類能否出現(xiàn)在地球上就很難想象了!
大氣中雖然已經(jīng)開始有氧氣,但其濃度不過1%而已,尚不足以支撐復雜的大型生物在地球上進化。各種微生物占據(jù)海洋的平靜日子持續(xù)了十幾億年。然后另一場大災難降臨地球!
約22億前,相當于我們地球歷史周周四下午,厚度達上千米的冰原從地球南、北兩極開始向赤道擴展,最終封蓋了整個地球表面!
冰川曾經(jīng)覆蓋整個地球的主要證據(jù)來自于從澳大利亞、南非、美國等世界許多地方發(fā)現(xiàn)的古老落石。研究者們認為,這些與當?shù)丨h(huán)境格格不入的落石是冰川運動的直接結果。據(jù)認為,在遠古地球,只有冰河才有力量把這些落石搬運至數(shù)千公里之外。
而不少落石是在地球赤道附近發(fā)現(xiàn)的。研究者們通過研究落石巖樣的磁場可以揭示出落石生成時所處的緯度。用這個方法就可以確定它們最初的“出發(fā)地”。值得一提的是,該方法還發(fā)現(xiàn),數(shù)億年前,澳大利亞與其今天的地理位置完全不同,那時這片大陸位于赤道附近!這又為地學界大陸漂移學說提供了進一步證據(jù)。這些研究成果表明,當時赤道附近同樣存在冰河運動的痕跡,這就間接證明了整個地球曾被冰封!
此圖中巨石位于美國紐約一處公園內,據(jù)研究也是一塊落石。
世界各地大量的地質學研究表明,地球大約每10萬年就會周期性地進入冰河期,擴張的冰川、冰河會重塑地貌。但通常冰原不會擴展到接近赤道的嚴重地步。有什么特別原因使22億年前的冰河期打破了這個規(guī)律,導致冰封整個地球的這場氣候大災難發(fā)生呢?
這個問題曾經(jīng)困擾科學家們很多年。周期性的冰河期是因地球環(huán)繞太陽軌道的改變引起的,但這不至于導致整個地球的冰封。目前一種較有影響的觀點認為,是地球大氣中溫室氣體的不足導致地球大降溫。原因是陸地表層風化作用的加劇。其過程是這樣的:大氣中的二氧化碳與水蒸汽結合形成酸雨,酸雨與風化巖石表面的礦物質發(fā)生化學作用,使二氧化碳形成碳酸鹽固化物,并隨雨水流向大海,最終沉積成石灰?guī)r。這樣,大氣中的二氧化碳濃度就會愈來愈低,大氣層的溫室效應逐漸減弱。
風化作用在溫熱、潮濕的地方會更加嚴重。而當時,亞、非、歐、美、澳幾塊大陸尚未因漂移分離開來,而是聚集在赤道附近的超級大陸。這個高溫潮濕的超級大陸雨水極為充沛,具有地球上最高的降雨量。導致風化作用失控般地進行,大量消耗著大氣層中的二氧化碳,使其濃度降低,保溫作用減弱,地球因此變得更加寒冷。
在今天的地球上,動植物會起到平衡大氣層中二氧化碳濃度的關鍵作用。但當時,地球上尚未進化出大型陸地動物和植物,海洋中也只有以藍綠藻為代表的單細胞細菌。這類微生物無助于二氧化碳的補充,有人認為它們反而會消耗二氧化碳。
這個解釋或許不夠有說服力。另有研究者提出不同觀點。他們認為,溫室氣體減少是當時海洋中有重要意義的三種微生物間的平衡被打破造成的。它們是人類的祖先鞭毛蟲、光合成生物(藍綠藻)和甲烷菌。藍綠藻通過陽光獲取能量并釋放氧氣;鞭毛蟲吸收藍綠藻制造的養(yǎng)料,并呼吸它釋放的氧;甲烷菌則制造甲烷氣體。而這種氣體的溫室效應是二氧化碳的20倍!從而保障地球合適的氣候環(huán)境。
問題是藍綠藻制造的氧氣很容易與甲烷氣體發(fā)生反應,導致大氣中甲烷量的減少。假如藍綠藻的數(shù)量繁殖到一定程度,它釋放的氧氣足以消耗掉甲烷菌制造的所有甲烷氣體,大氣層失去這種高效力溫室氣體,就會導致地球降溫和冰封。
地球溫度大大降低之后,位于地球兩級的冰帽就會逐步擴大,并向赤道方向推進。此時,另一個至關重要的效應開始發(fā)揮作用。眾所周知,地表上的陸地、海洋和冰雪對陽光的反射和吸收效果有很大差別。測試表明,海水表面可以吸收超過90%的陽光,而冰雪表面只能吸收15%,僅僅是海水吸收熱量的六分之一!隨著冰帽的擴大,它對陽光的反射作用愈加強大,而能夠有效吸收陽光的海洋表面則持續(xù)縮小。這意味著整個地球吸收太陽熱量在逐漸減少,從而導致其進一步降溫。這一效應反過來又加速冰原向赤道方向的推進。于是,形成不可逆的惡性循環(huán),直至整個地球變成一個大冰球。
值得一提的是,這個效應是冷戰(zhàn)時期科學家在研究核戰(zhàn)爭后果時發(fā)現(xiàn)的。他們預測,大規(guī)模的核戰(zhàn)爭會將大量煙塵推向太空,因而遮蔽投向地球的陽光,導致地球進入寒冬。俄羅斯氣象學家經(jīng)計算得出一個令人震驚的結論:一旦冰原推進超過北緯30度,在中國也就是大約重慶市所在的緯度,就會因冰雪表面反射的陽光過多,剩余的海洋和陸地表面吸收的陽光熱量將不足以維持地球的溫暖,從而引發(fā)冰封地球過程達到不可逆轉的臨界點!而22億年前的情況正是如此。
一個不難想到的問題是,假如今天的地球被完全冰封,人類有躲過災難繼續(xù)生存的可能嗎?研究者們的回答是否定的。擁有現(xiàn)代科技的人類在大自然面前能耐依然非常有限,面對整個地球被冰封的氣候災難,可做的幾乎很少,基本上只能坐以待斃!當然,如果有人具備火星上求生存的技術條件的話,個別人的結局或許不同。
回頭來看,人類無力面對的災難,在22億年前雖然導致當時99%的生物滅絕,但顯然沒有難倒當時極少數(shù)地球居民——個別種類的單細胞微生物,否則我們何以會出現(xiàn)在地球上?
僅僅依賴光合作用生存的細菌顯然逃不過這一劫,因為當時海洋中冰的厚度達到上千米,處于完全黑暗世界。研究者們在今天深度上百米的死寂冰穴中發(fā)現(xiàn)了能夠存活的微生物,其生存能力和技巧令人驚嘆。它們可以通過啃噬巖石獲取能量!這種藍綠藻演化出極強的適應環(huán)境生存機制,可以在極端的環(huán)境中生存。人類細胞如果凍結會撐破細胞膜,如果脫水也會死去。而這種細菌進化出一種特殊的細胞結構,在極端的冰雪環(huán)境中也不會受損。有些脫水的藍綠藻過100年后加點水又可以復活!有些研究者斷定,正是這類具有頑強生存技能的特殊微生物躲過了那場氣候大災難,成為人類和其它動植物的共同祖先。
這場氣候大災難使地球遭受完全冰封達16億年之久!即從地球歷史周周四下午到周六深夜。
但另有觀點則相信,是地球各地分布的溫泉成了大冰封期間各種微生物的避難所。我們或許可以認為,這兩種情況都是生物得以延續(xù)的原因。
2】躍進式生物大進化(地球歷史周日子夜)
要感謝此后大規(guī)模的火山爆發(fā),導致包裹地球的厚厚冰層被融化。研究者們相信,先后有數(shù)千座火山爆發(fā),將數(shù)十億噸二氧化碳排入大氣層。經(jīng)過大約100萬年時間,地球大氣層中的溫室氣體濃度顯著升高,溫室效應使地球大幅升溫(有觀點認為從-50C升高到50C),冰封的過程被最終逆轉。冰原逐漸融化,大地回春……
考慮到最原始的生命形態(tài)此前30億年就已經(jīng)出現(xiàn),歷經(jīng)漫長歲月卻并無實質意義的大進化發(fā)生,這有些不可思議。這是16億年長冰封期的另一個間接性支持證據(jù)。
歷經(jīng)這經(jīng)場氣候大災變的磨難,少數(shù)單細胞微生物種類終于幸存下來。大冰封結束后約300萬年,在新的溫暖氣候下,引發(fā)一場躍進式生物大演化的絢麗圖卷,此時是地球歷史周最后一天的子夜時分。科學家們認為,這個現(xiàn)象并非偶然,是這場大災難為復雜生物的進化創(chuàng)造出適宜的環(huán)境條件。
這里的關鍵要素是大氣中氧氣濃度的改變。地球冰封前,大氣中氧氣的濃度只有1%左右,不足以支撐復雜生物的繁衍;而冰封期后,氧氣濃度躍升至21%!有研究者認為,這是冰封期化學作用的結果。太陽中的紫外線與冰中的水分子作用,產生過氧化氫。這種富含氧的物質被鎖定在冰中,直至溫度上升至冰層融解,過氧化氫分子隨即行分裂,釋放出大量的氧氣進入海水和大氣中。
也有專家認為,由于漫長的大冰封期間大量微生物死亡,海洋中積蓄了大量養(yǎng)分,再加上冰封期結束后特別溫暖的氣候條件,導致以光合作用為特征的藍綠藻爆發(fā)式大量繁殖,以至于淺部海域都被其染成綠色!正是這些海量的藍綠藻導致大氣中氧氣濃度的躍升。
因此,大冰封成為生物演化的分水嶺。第一個復雜生物,即所有大型動植物的祖先隨后出現(xiàn)。
這類小型初始生物是地球上最古老的多細胞生物化石。這個生物演化長鏈的初始環(huán)節(jié)一直連接到高等動物和人類。充滿高濃度氧氣的大氣出現(xiàn)幾百萬年后,生物進化出現(xiàn)革命性躍進,憑肉眼即可看到的大型生物化石出現(xiàn)在人們的視野中。 從一定意義上講,這場氣候災變對生命而言并非一場浩劫,相反是一個推進生物演化進程的重要機遇。
這些原始海洋生物是地球上最早的多細胞復雜生物,它們存在于約6億年前,是所有動物和人類的祖先。
(未完,待續(xù))