從宇宙誕生到地球形成
生命的誕生，生物的起源、進(jìn)化、繁衍、生活，都在地球之上。要弄清生命如何起源，必須先了解地球如何誕生。
“宇宙大爆炸”理論認(rèn)為：宇宙起源于高溫高密狀態(tài)下的原始火球。在能量、基本粒子的相互作用下，原始火球發(fā)生了爆炸。宇宙的早期溫度極高，物質(zhì)的密度也非常大。在大爆炸后，宇宙迅速不斷地膨脹，溫度隨即開始下降。當(dāng)溫度下降到10億℃左右時(shí)，中子開始失去自由存在的條件，它要么發(fā)生衰變，要么與質(zhì)子結(jié)合成氘、氦等元素，化學(xué)元素就是從這一時(shí)期開始形成的。溫度進(jìn)一步下降到100萬℃后，早期形成化學(xué)元素的過程結(jié)束。當(dāng)溫度下降到10000℃以下時(shí)，輻射開始減退，宇宙間的氣態(tài)物質(zhì)逐漸凝聚成氣云，再進(jìn)一步形成各種各樣的恒星體系，這就是我們今天所看到的宇宙。
人類所處的銀河系是一個(gè)相當(dāng)古老的星系，它形成于宇宙大爆炸時(shí)期，至今已有約145億歲高齡。它擁有約2000億顆恒星和大量的星團(tuán)、星云，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。
大約46億年前，銀河系的某個(gè)角落發(fā)生了超新星爆炸。這次爆炸的震波在星際云中傳送，導(dǎo)致銀河系密度的不均勻更為嚴(yán)重。因?yàn)橐Φ挠绊懀请H云便朝著密度較濃的部分收縮，開始在收縮中心形成原始太陽。
太陽系的星云就是由氣體、冰質(zhì)物和石質(zhì)物所組成的。氣體占星云總質(zhì)量的98％，以氫氣為主。冰質(zhì)物主要由碳、氮、氧、硫和氯等的氫化物組成，約占星云總質(zhì)量的1.5％。石質(zhì)物主要由鈉、鎂、鋁、鈣、鐵、鎳和銅等的氧化物組成，僅占星云總質(zhì)量的0.5％。冰質(zhì)物和石質(zhì)物的顆粒均很小，一般不超過1mm。星云的范圍非常大，只能用1.y.(光年)衡量。普通星云的直徑可達(dá)101.y.，11.y.=9.46×1015m足見星云之大。當(dāng)太陽系星云中的氫氣由于相互吸引力大于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力時(shí)，氫氣就會(huì)越聚越多。而且相互不斷壓縮，越壓越緊，越壓越密，它對(duì)外的吸引力也就越來越大，越吸引就越多。另外，由于擠壓，致使氫原子發(fā)生聚變而形成氦原子，從而釋放出大量能量，使溫度急速增高，形成了原始的太陽。隨著溫度的增高及氫原子的不斷集中，氫原子發(fā)生的聚變?cè)絹碓蕉啵瑴囟纫苍絹碓礁�，終于形成了真正的太陽。
原始太陽周圍的氣體往原始太陽上聚集，距離較遠(yuǎn)的氣體則開始繞著原始太陽旋轉(zhuǎn)，形成了圓盤狀旋轉(zhuǎn)著的原始太陽系星云。沉積于圓盤赤道面的微塵層后來發(fā)生分裂，形成了無數(shù)顆微行星。這些微行星借著彼此的引力不斷碰撞、合并，逐漸成長(zhǎng)。
就在太陽附近星云彌漫、微行星亂撞的環(huán)境里，大大小小的星云團(tuán)與微行星集聚成了一個(gè)個(gè)球體，其中一個(gè)形成我們地球的原始形態(tài)一原始地球。
原始地球在剛形成時(shí)，溫度比較低，并無分層結(jié)構(gòu)，后來由于隕石等物質(zhì)的轟擊、放射性衰變和原始地球的重力收縮，原始地球的溫度逐漸升高，最后成為黏稠的熔融狀態(tài)。在原始地球旋轉(zhuǎn)和重力的作用下，地球內(nèi)部的物質(zhì)開始分異。較重的物質(zhì)漸漸地聚集到地球的中心部位，形成地核；較輕的物質(zhì)則懸浮于地球的表層，形成地殼；介于兩者之間的物質(zhì)則構(gòu)成了地幔。這樣原始地球就具備了所謂的層圈結(jié)構(gòu)。原始地殼比較薄弱，而地球內(nèi)部溫度又很高，因此火山頻繁活動(dòng)。從火山口噴出的許多氣體構(gòu)成了原始的大氣層。地球內(nèi)部溫度的升高，使內(nèi)部結(jié)晶水汽化。隨著地表溫度的逐漸下降，氣態(tài)水凝結(jié)、積聚，最終形成洪水一般的降雨，重新落到地面。這種情況持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間之后，大量的降水終于在地面上形成水圈。
地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)演化
“四方上下日宇，往古來今日宙”，這是我國(guó)古代戰(zhàn)國(guó)時(shí)的思想家尸佼為宇宙所下的定義，與20世紀(jì)愛因斯坦提出的宇宙是時(shí)間和空間統(tǒng)一體的觀點(diǎn)不謀而合。
作為宇宙中極小一分子的地球，有其空間和時(shí)間上的形成和演化過程。在約46億年前，距太陽約1.5億km處就已存在著具有固態(tài)外殼的地球?qū)嶓w。地球形成初期，由于引力收縮產(chǎn)生了能量，這個(gè)初生天體變得非常熾熱，當(dāng)然談不上有大氣、海洋、花草鳥獸以至于人類存在。
由于地球在不停地自轉(zhuǎn)，且繞太陽公轉(zhuǎn)，地球的物質(zhì)就在旋轉(zhuǎn)中發(fā)生了分異。
一些重的物質(zhì)沉到了中心形成地核，根據(jù)其物質(zhì)成分，地核可分為外核和內(nèi)核。外核是由液態(tài)鐵及一些較輕的元素如硫、硅、氧、鉀、氫等所組成，而內(nèi)核則由剛性很強(qiáng)、在極高溫和高壓下呈結(jié)晶狀的固態(tài)鐵和鐵鎳合金組成。
地核之上為地幔層，可分為三層。下地幔層厚約2230km，它以硅酸鹽、金屬氧化物和金屬硫化物為主，鉻、鐵、鎳等元素含量很高，溫度在1820℃-4400℃，平均密度為5.7g／cm3，大致以固體狀態(tài)存在。中間為過渡層，厚約300km，其成分是密度較大的簡(jiǎn)單氧化物。上地幔層厚約640km，溫度在400℃-3000℃之間，平均密度約為3.39／cm3，成分主要是由類似橄欖巖的超基性巖組成。
地幔之上為地殼，地殼的厚度不均，大陸區(qū)地殼分為硅鋁層和硅鎂層，屬雙層結(jié)構(gòu)，洋殼只有硅鎂層。
此外，在地球上還分異出了水圈和大氣圈。水圈包括地球上的海洋、江河、湖泊、冰川、地下水等。包圍在地球最外面的一層氣體就是大氣圈，厚度約為1000km。地球上有了水和空氣，給生物的誕生和發(fā)展提供了條件，于是在地球上又形成了生物圈。整個(gè)人類的社會(huì)活動(dòng)幾乎都是在地球表面的生物圈內(nèi)進(jìn)行的。
地球各圈層形成之后，也并不是彼此孤立、靜止不變的，而是相互制約、相互滲透、相互影響，不斷發(fā)展和變化的。原始大氣中主要成分可能是氫氣和氦氣，通過聚變反應(yīng)部分轉(zhuǎn)化為重元素碳元素、氮元素、氧元素，再通過化學(xué)反應(yīng)生成甲烷、氨氣和水等。后來發(fā)生的各種演化過程(特別是長(zhǎng)時(shí)期的光合作用)，使大氣圈成分發(fā)生了進(jìn)一步變化，逐漸形成了今天的地球大氣圈。最初海洋中也沒有這么多鹽分，由于河流的搬運(yùn)作用，把地面上的可溶性鹽類帶入了海洋。長(zhǎng)年累月的貯積，使海水中含鹽量越來越多，最終達(dá)到了現(xiàn)在的水平。地殼也是一直不斷地運(yùn)動(dòng)著。近代的地質(zhì)觀測(cè)表明，地殼是由“漂浮”在地幔之上的一些板塊組成的。這些板塊的互相推碰、靠攏以及劇烈碰撞，是一切地殼運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的根源。例如古大陸的分裂，大陸漂移，火山爆發(fā)和地震活動(dòng)等，全都是由這些板塊的運(yùn)動(dòng)所引起。地殼上連綿不斷的山脈和縱橫交錯(cuò)的河流也都是地殼運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，它們都各有其發(fā)生和發(fā)展的歷史。
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