和记娱乐解码远古时代地球原来是那样

 

2019-07-15 18:40

  科学的发展揭开了地球过去神秘的面纱,研究人员也揭露出了很多令人惊讶的发现。这些发现颠覆了我们平常觉得理所当然的事实。

  哺乳类动物(Mammals,指脊椎动物亚门下哺乳纲的一类用肺呼吸空气的温血脊椎动物,因能通过乳腺分泌乳汁来给幼体哺乳而得名。)看起来与爬行动物(reptile,脊椎动物,属于四足总纲的羊膜动物)并不相同,但它们却拥有同一个祖先。当它们开始往不同的方向进化时,爬行动物,例如恐龙的祖先,就进化成了双孔亚纲动物(diapsids)。而哺乳动物的祖先则进化成了合弓纲动物(synapsids)。这两种动物对地球统治权的竞争持续了超过2亿3千年的时间。这段时期的前半期一直是合弓纲动物占据上风。

  例如异齿龙。它背部长着高大的背帆,作为哺乳类动物的祖先,异齿龙是二叠纪时最凶悍的陆上食肉动物。异齿龙一般身长约3.5米(11.5英尺),体重为100-150 公斤(220-330磅)。很多动物,包括异齿龙的同类,最后见到的只是异齿龙突然从泥淖中伸出的巨大头颅和长长的利齿。因为它们见到异齿龙的那一刻就被吃掉了。

  对双孔亚纲动物来说,二叠纪是个相当惨烈的时期。它们甚至都没能留下太多的化石。据我们所知,有些双孔亚纲动物可能长到2米(6英尺)这么大,但大多数双孔 亚纲动物体积较小。它们通常都尽其可能地远离大型的合弓纲动物。之后,“大灭绝”时代来临了。在二叠纪末期,超过90%的物种都灭绝了。

  合弓纲动物找到了一个绝妙的避难所,其中一些在这场浩劫中存活了下来。这些物种不断繁衍。但同时,它们也面临着来自双孔亚纲动物更多的挑战。大部分合弓纲动 物的灭绝带给了大型双孔亚纲动物巨大的机遇以繁衍生息。在之后几百年的时间里,双方不断竞争,不断进化。到了三叠纪中期,合弓纲动物进化成了如今的哺乳类动物,而双孔亚纲动物则进化成了恐龙。虽然它们的体型还没达到最庞大的样子,但与其他同期生物相比已经足够庞大了。

  最开始进化成形的恐龙只有一只狗那么大。但到了三叠纪的末期,有些恐龙已经有6米(20英尺)那么长了。恐龙之中的鱼龙(ichthyosaurs)那时已经成为了海上的霸主。之后地球又迎来了一次大灭绝。恐龙在经过这次灾难之后牢牢掌控了地球。合弓纲动物却从此灭绝,只剩下了小型的现代哺乳动物。

  根据一则从1980年代一直流行至今的理论,白垩纪末期(end-Cretaceousextinction,地质年代中中生代的最后一个纪,长达8000万年。位于侏罗纪和古近纪之间。因欧洲西部该年代的地层主要为白垩沉积而得名。) 的大灭绝就像接下来将要讲述的内容一样。刚开始,恐龙统治了整个地球。之后一颗相对较大的小行星撞击了地球,并落在现在的墨西哥希克苏鲁伯附近。这次撞击使得整个地球陷入了漫长的冬季。至此,恐龙时代结束了,不仅如此,80%的地球生物也灭绝了。之后,哺乳动物重新掌管了地球。自那时起,随着撞击发生的证据的发现,研究者们不得不接受了这一理论。而后,他们进一步推断,或许行星撞击也正是地球上其他几次大灭绝发生的原因。

  第三纪灭绝事件是地球历史上的一次大规模物种灭绝事件,发生于中生代白垩纪与新生代第三纪之间,约6550万年前,灭绝了当时地球上包含恐龙在内的大部分动物与植物。白垩纪﹣第三纪灭绝事件因为造成恐龙的灭亡与哺乳动物的兴起而著名。)

  更多的人参与到这次探究行动,他们试图在更多的火山口中寻找证据。他们也确实有了其他发现,但大部分发现都与大灭绝无关。同时,有人对白垩纪末期的大灭绝以 及行星撞击理论提出了质疑。像这样一场浩大的撞击应该使地球上更多的生物灭绝才是,但一些物种却存活了下来,甚至还包括恐龙,只是它们之后进化成了鸟类而已。

  一些人对此的解释是:这是由于行星撞击以及印度德干高原火山大喷发的双重灾难。这些专家声称,德干火山的爆发使得地球上的生命难以生存。而随之而来的行星撞击则给予了这些已经饱受苦难的生物们致命一击。这其中包括雷克斯霸王龙与它的其他恐龙伙伴们。

  这理论听起来可信,但不是每个人都买它的账。另外一些研究者则表示他们找到了恐龙在德干火山爆发之后依然活跃的证据,甚至还找到了恐龙栖居于熔岩之上的证据。这些专家们指出,在恐龙时代末期,地球曾在短时间内受到过几次小行星或彗星碎片的撞击。希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulubcrater,一个位在墨西哥尤卡坦半岛的撞击陨石坑,埋藏在地表之下。希克苏鲁伯陨石是全世界所有已知爆炸事件中规模排名第一的,规模相当于100万亿吨黄色炸药。)只是其一,最大的是湿婆陨石坑(Shiva,湿婆陨石坑,与其他数个陨石坑,如希克苏鲁伯等的发现,因各撞击坑的年代十分接近,进而衍生出多重撞击的假说。在白垩纪与第三纪的边界,可能陆续发生了多起陨石撞击的事件,这一连串的撞击事件导致包括恐龙在内的各种生物在短期内瞬间灭绝。),它是希克苏鲁伯陨石坑的3倍之大。当湿婆撞击现在的印度西海岸时,它的威力大到足以使本区域地球的板块分离。而它附近德干火山的爆发使得情况雪上加霜,终于,大灭绝时期降临。

  随你相信吧!恐龙灭绝的原因是由于希克苏鲁伯的行星撞击,还是行星撞击再加上火山爆发,又或者是湿婆的行星撞击加上火山爆发?没有人知道确切的答案。

  你绝不会想待在现场,想接住这些从天而降的钻石。因为这发生在一次猛烈的火山爆发时。

  钻石是只含有碳元素的晶体。它们在地球内部受到极度的热和压力而成形。没有人知道一开始碳是怎么到达地底深处的,但所有人都承认的一点是:钻石确实由来已久。

  一旦成形,钻石就会逐渐上升到地幔。地球的板块活动时可能会消磨掉一些钻石。但当地质时期(geologictime,地质年代是用来描述地球历史事件的时间单位,通常在地质学和考古学中使用。)过去,钻石就聚集在最古老的陆地之中,这与轮船龙骨上沾满藤壶的过程类似。

  (此表盘展示地质学时间及地球历史事件。冥古宙40亿前年部分为无生命时期,其余部分体现了生命之演进。最后二百万年的第四纪为人类时间,在图中太短而看不到。)

  当然,即使钻石已到达地幔(planet’s mantle),但却依然难得。事实上,地球表面并不能形成钻石。若裸露于地表,它们将变成石墨。我们手上拥有的钻石,是由于火山爆发时被岩浆带出地表并经过冷却而形成的。

  (地幔位于地壳之下,地核之上,和地壳以莫氏不连续面为界,和地核间则以古氏不连续面为界。厚度约2900公里。化学成分主要是含铁镁的硅酸盐,平均密度是3.3-5.5g/cm3。占地球体积的83%,总质量的68%。)

  那接下来我们就说说这是怎么发生的:一种特殊的流动于地幔的叫做金伯利岩或金云火山岩的熔岩,开始从钻石遍布的地幔逐渐上升;这个过程发生得非常快,因为这些岩浆温度非常高,并含有很多二氧化碳和水;急速上升的金伯利岩携带着钻石,通过火山筒,很快冲破覆盖的地表。“碰!”火山爆发的同时,也下起了钻石雨。

  海水看起来大都是透明的。我们所看到的水的颜色取决于水里所含的物质。大河入海口处的海水通常是土褐色或者黄色的。而由于海草以及大量微生物的存在,离出海口更远一些的海水则呈现灰绿色。

  但是,我们所能见到的只是最表层阳光照得透的海水。在这一层海水里,浮游生物需要阳光来进行光合作用。海水中进行的光合作用与陆地上一样,过程中都产生了氧 气。这些氧气在海洋中四处飘荡,甚至能深入到寒冷、黑暗的海底深渊。这恰恰是因为氧气能够充分溶解于冷水中,因此能被海底的水流带着到处漂流。

  然而在几处地方,例如挪威的海湾,这些海水就会停滞不流动。这时,过多的营养物质就会堆积水中并将水中的氧气消耗殆尽。而微小的水生物需要生存,因此它们就 会吸收水中氮的养分。这是本地食物链的第一次变化。当氮也被消耗光了的时候,它们就转而吸收硫中的养分。以硫为底端的食物链向海水中排放出了大量的硫化物。这些硫化物尽管不利于大部分海洋生物的生存,却为一些微小的绿色和紫色的食硫菌所喜。氧气对这些喜食硫的细菌群来说是致命的,但在适宜的情况下,它们 却能大量繁衍,并将海水逐渐染成粉红色和紫色。如今,在黑海和几处海湾湖泊都能看到这种景象。

  研 究者在当今澳大利亚北部发现的一块具有16.4亿年历史的岩石中,发现了与这些紫色的食硫菌中相同的色素。这些细菌存活的时间刚好在地球停止形成条状铁层之后。海洋在大约2百万年前就不再产生条状铁层。地质学家一直很疑惑,为何条状铁层在那之后就不再形成了呢?为此,学界出现了两个主要的理论:一是由于海洋氧气富集;二是由于发出恶臭的硫化氢浸透海水。

  在岩石中发现的色素支持了硫化氢一说。它同时意味着古老的海洋里充满大量快活的食硫菌。因此,当时整个海洋呈现出了可爱的紫色。

  太阳系是由一大团的星际尘埃形成的。尘埃是干的没有水分的,但星云中含有的氢和氧能够合成水。当太阳第一次发出光亮时,这些水分从太阳系的内部被挤了出来。自此之后,人们只能从外太阳系或者太阳系边际的彗星轨道中找到水分。

  科学家对此做了调查,发现地球海洋中的水是在大约10亿年前这个星球成形之后就存在了的。这就说明了海洋形成与火山爆发时排出的气体,以及带冰的彗星落在地球不无关系。火山释放出来的气体被少部分水吸收掉,在这个过程中,这些水被带到了地球内部。剩余的水则在太阳系形成早期彗星撞击地球时被带入地球内部。

  这理论听起来有理有据,这么多年来也确实得到了许多人的支持。但是,它有可能只猜对了一部分。

  研究者们发现只有30-50%的地球水体比太阳系古老。星际冰晶早已存在,也就是说,这些冰晶在太阳系形成之前就已经存在。这些科学家使用相对年龄测定法推测出人身体里接近一半的水,年龄都超过了46亿年。尽管科学家们不能给出准确的数字,但这些水可能与整个宇宙同寿。

  夜晚流星划过天际,甚至有时在白天,你也能惊喜地发现流星闪过。这些小行星和彗星的碎片通常在大气层就燃烧了起来,发出亮光。如果它们成功到达地面,就被称作陨石。

  1980年代,继海盗号火星探测任务(美国国家航空航天局的一个项目,包括两个无人空间探测任务:海盗1号和海盗2号。)之后,科学家惊喜地发现地球上的陨石明显来自火星。美国国家航空航天局(NASA)相当确定,他们至少有124块来自火星的陨石登记在册。这些火星陨石似乎属于火山岩,而火星上确实存在着太阳系目前已知的最大的火山。让人疑惑的是,即便是奥林帕斯火山(OlympusMons,火星上的盾状火山,亦为太阳系中已知最高的山)最严重的一次爆发也不能将其火山岩喷到地球上来。

  经过一番斟查,一些专家认为,在150万年前左右的一次撞击中,这些有着45亿年历史的火山岩被撞入太空中。它们在大概1万3千年之前到达地球。其中的一些火山岩变成了化石,这至少可以验证出在这些岩石形成的水中可能曾经孕育着生命。

  这令人感到不可思议,因为这些岩石都是岩浆冷却而成的。但是生命总能找到存活的方式。在黄石国家公园(Yellowstone NationalPark,美国第一个国家公园,以其丰富的野生动物种类和地热资源闻名)就有这样一些被称为“嗜极生物”(extremophiles)的生命能够在炎热的泉水和岩石中生存。也就是说,生命力顽强的微生物也可以在火星的超级火山这样极端的环境下生存。如果在大岩石板的内部互相离得够远的话,它们也能在行星撞击的情况下存活下来。当这些岩浆落到地球的时候,科学家们以实验展示,内岩微生物(endoliths)只需大约5厘米(2英寸)厚的岩石作为隔热罩就能活下来。

  当然,地球上的生命有大约40亿年的历史,而这些火星移民最近才到达地球。但是更多的陨石有待发现。有这些已被发现的陨石在先,那么也一定存在着在地球才刚形成时就落地的火星陨石。即便它们可能并不携带生物体,但这些来自火星的陨石却极可能为地球上生命的形成提供了必需的矿物质。

  地质学家将地球形成之初的时期称为冥古宙(Hadean,太古宙之前的一个宙,开始于地球形成之初,结束于38亿年前),意思就是地狱一般的时期。理论上,地球形成时散发出来的热量能融化掉大部分的行星。在此之后,又经过了相当长的时间地面的温度才有所下降,达到了如今这样适宜的温度。冥古宙时期的物质目前都已全部消散,这得益于风化作用和板块迁移。而那时遗留下来的就只有矿物锆石(the mineral zircon,天然矿物)的晶体。

  锆石(硅酸锆)可以用来制作漂亮的珠宝。还有助于科学家的研究,这主要出于两方面的原因:一、锆石的硬度很大,这使得它能经过混乱的地质时代而保留下来。如 若不信,你可以让锆石经受火山喷发时的高温高压、地球板块迁移的碰撞,或者将它埋在几英里厚的沉积物下,在经受了所有这些锻造之后,除了生成了另一层外膜,锆石完整无损。地质学家则通过解析锆石的外薄膜来得知期间发生的事;二、锆石中含有很少量的铀。这些铀的量并不足以对人体造成危害,却刚好足以使科学 家通过它准确推断科学年鉴。

  研究者对已知的最古老的锆石进行了研究。这些锆石最远能追溯到冥古宙时期。锆石结晶需要的温度比人们预想的还要低。同位素显示,当其结晶时,锆石的周围还存 在着水以及其他适宜生命生存的条件。44亿年前的地球说不定也存在着陆地和海洋。这些海洋由能够支持生命的水组成,而非致命的熔浆。

  然而,地核确实是由铁构成的。这就意味着地球形成初期确实有过一段地狱般的时期。同时,这也表示,如果你想修饰一下你的锆石饰品,你得花相当一笔钱用于昂贵的金属来使之与你的锆石相衬,因为……

  黄金和铂金都属于地球稀有金属,然而,它们在一些小行星中却相当常见。这些小行星组成自与组成地球同一的尘埃云。那么,为什么地球不像这些小行星一样,随处可见黄金与铂金呢?

  时间回到冥古宙(刚好在地球初形成之后锆石结晶之前),那时,地球的温度足以融化铁。元素周期表中,铁及其邻近的元素都属于重金属。因此,融化的铁浆以及其他金属浆,像是黄金和铂金,一点一点地往地球中心流去。

  之后,有个体积跟火星差不多大小的物体撞向了地球。撞击中从地球脱落的物质组成了月球。这次的撞击还引发了地球上更大规模的物质融化。大量的铁和其他重金属慢慢地沉入地核,直至今天也一直作为构成地核的物质存在。

  或许是因为形成了月球的那次撞击,地轴发生了倾斜。而从此,更多的太阳光落在了赤道上。但这并不意味着两极就总是万里冰封。大约340万年前,这仅仅是地质年代纪的一个瞬间,南极洲的均温有14摄氏度(57华氏度)。其附近海洋的温度达到了22摄氏度(72华氏度)。

  很长一段历史中,地球上并不像现在这样,存在着巨大的极地冰帽( polar ice cap)。这些极地冰帽的形成与太阳光照射量无关。导致这一现象的是地球上二氧化碳的浓度以及它造成的全球暖化。

  科学家们不能确定2千万年前两极突然结冰的原因。一些人认为这发生在印度板块和亚洲板块相撞之后。这次的板块相撞使得西藏和喜马拉雅山脉隆起。在崎岖不平的地面上,风化速度更快,更多的大陆岩石被冲刷到了海洋,因而使得海洋的持碳量不断上升。碳元素从大气层中离析出来,温室效应就会很快转变为全球冷化。

  然而并非所有研究者都支持这一理论。他们指出,尽管这与二氧化碳确实脱不了干系,但并没有足够的证据来支持这一理论,来使其完全颠覆另外的理论。他们猜想,或许这与地球植被的改变不无关系。

  不论两极最近变得如何温暖,两亿年来,地球在恐龙时代的温度达到了最高。那时,因为温室效应,热带的温度高达35摄氏度(95华氏度),高纬度地区也有着暖烘烘的温度。然后,在大约6千5百万年前,尽管气温不时上下波动,地球的整体温度开始下降。

  风化作用确实在全球碳循环过程中起到了重要作用。这也是为什么研究者们经常以此解释自恐龙时代后全球冷化趋势的原因。在1980年代后期,一位亚利桑那州立大学的研究者开始了一项长期的实验。他将岩石压碎,并将这些压碎的岩石放置在不同的环境中,从裸露的地面到蚂蚁穴。然后每5年,他采集一小部分的岩石样本,来与基准样本比较其风化的程度。25年之后,他惊讶地发现蚂蚁穴里样本岩石的风化速度是基准样本石的175倍之快。

  普通蚂蚁是地球上最有力的天然矿物质风化因子之一。或许,蚂蚁作为6千5百万前就存在于地球的生物并非巧合。因为这时,地球正好开始变冷。

  蚂蚁风化或许有又或许并未在这漫长的时间里封存了足够多的碳,而使地球变得更冷。但是当收到蚂蚁养殖场的节日或生日礼物时,每个地球学家大概都会乐开了怀。因为蚂蚁将对全球气候变化的研究产生举足轻重的作用。

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