了解地球的形成

地球——宇宙中神奇的星球。她是人類誕生、勞動、生息、繁衍的地方，是我們共有的家園。然而，地球是如何形成的呢？

關于這個問題，人類從未停止過追尋的腳步。

中國很早就有盤古開天辟地的傳說，《太平御覽》引《三五歷記》說：“天地混沌如雞子，盤古生其中。萬八千歲，天地開辟。陽清為天，陰濁為地。盤古在其中，一日九變，神于天，圣于地。天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈。如此萬八千歲。天數極高，地數極深，盤古極長，故天去地九萬里后乃有三皇。”

同樣的傳說，在世界其他民族也有。太平洋上的瑙魯島有過這樣的傳說：最初宇宙中只有一個蜘蛛，發現了一個巨大的蚌，拾起來找不到一條縫。它輕輕敲打，發現里面是空的，念了一番咒語，勉強打開一條縫隙，蜘蛛鉆了進去。里面狹小黑暗，什么也看不見，也不能直立身子。后來它摸著兩個蝸牛，請它們把蚌殼的縫開大些。把小蝸牛放在西邊變成月亮。大蝸牛放在東邊變成太陽，世界就有了光明。又抓住一個蟲，從蟲身上擠出一些汗水變成大海。最后蜘蛛把蚌殼上面一半高高舉起，成為天空。腳下另一半蚌殼就是大地了。

以上關于地球的形成的古老傳說似乎有些離奇，現代科學則給出了一些看起來更為合理的解釋。

人類在利用哈勃望遠鏡觀察宇宙中的星體時，成功地觀測到了一些星球誕生時的情形，太陽的誕生過程也可以據此大致猜想出來。46億年前在銀河中有一處氫與氦的分子密度相當高的巨大分子云，它破碎后在萬有引力的作用下收縮，形成渦旋，密度開始急劇增大。與此同時溫度也急劇上升，最后形成了太陽。在太陽的周圍，慢慢形成一些圓盤狀的星云。

太陽周圍的星云中含有不易揮發的固體塵粒，這些塵粒相互聚合，形成越來越大的顆粒環狀物，并開始吸附周圍一些較小的塵粒，逐漸形成了地球星胚。地球星胚在一定的空間范圍內運動著，并且不斷地壯大自己。于是，原始地球就形成了。

地球剛形成時，結構松散，質量不大，引力較小，溫度很低。后來，地球不斷收縮，內核放射性物質產生能量，地球溫度不斷升高，地球內部的物質慢慢變暖熔化，較重的物質，如鐵、鎳等聚集在中心部位形成地核，較輕的物質浮于地表。隨著地球表面溫度逐漸降低，地表開始形成堅硬的地殼。但地球內部溫度很高，巖漿活動就非常劇烈，火山爆發十分頻繁。地殼也不斷發生變化，有些地方隆起形成山峰，有些地方下陷形成低地與山谷，同時噴發出大量的氣體。

地球形成初期的原始大氣已不存在，它已全部或大部分散逸到宇宙空間。后來，由于放射性元素的衰變和“引力致熱”，地球處于一種熔化階段，從而加速了氣體從地球內部逸出的過程。地球逐漸增大的引力使這些逸出的大氣漸漸積蓄在地球的周圍形成第二代地球大氣。第二代地球大氣缺少氧，主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨組成，稱為還原大氣。綠色植物的光合作用，其次是來自太陽的輻射使水分解為幸離氧，使還原大氣變為以氮和氧為主的氧化大氣，也就是現代大氣。科學家通過分析赤鐵礦中的沉積物，推斷出氧存在的時間至少在5億年以上。從那時起，大氣中便含有豐富的幸離氧了。并且不斷地壯大自己。于是，原始地球就形成了。

地球形成初期的原始大氣已不存在，它已全部或大部分散逸到宇宙空間。后來，由于放射性元素的衰變和“引力致熱”，地球處于一種熔化階段，從而加速了氣體從地球內部逸出的過程。地球逐漸增大的引力使這些逸出的大氣漸漸積蓄在地球的周圍形成第二代地球大氣。第二代地球大氣缺少氧，主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨組成，稱為還原大氣。綠色植物的光合作用，其次是來自太陽的輻射使水分解為幸離氧，使還原大氣變為以氮和氧為主的氧化大氣，也就是現代大氣。科學家通過分析赤鐵礦中的沉積物，推斷出氧存在的時間至少在5億年以上。從那時起，大氣中便含有豐富的幸離氧了。

海洋從哪里來

大自然有著無窮的魔力，它創造了眾多人類目前無法解釋的未解之謎。“如此巨大的海洋是如何起源的？”就是其中之一。

自古以來，海洋的起源就與美麗的傳說聯系在一起，成為產生傳說的源泉。從我國第一部記述山川海洋知識和傳奇志異的《山海經》，到古代亞述、巴比倫的神話，對海洋都有著美妙離奇的描述。目前科學家針對海洋的起源也提出了一些觀點。但是，由于人們對“地球是怎樣產生的？”都還不清楚，因而對于年齡為7億年的海洋也更加模糊，因此，目前關于海洋起源的解釋和學說都只是一種推測。只不過最近兩個世紀以來，人類有關海洋起源的探索已取得了較大進展。

下面，就來看看有關“海洋起源問題”的幾個假說。海洋的起源主要包含兩方面：一個是洋盆的起源，另一個是海水的起源。

首先是關于洋盆的形成。主要假說從最初的“收縮說”“分出說”“隕石撞擊說”“大陸沉降說”演繹到當前占主導地位的“大陸漂移說”“海底擴張說”“板塊構造說”。

地球收縮說與膨脹說

法國E．de博蒙于1829年提出了地球收縮的假說，這是最早解釋海陸成因的假說之一。它認為，地球開始為熔融的，在早期發生分異，成為鐵質地核和以硅酸鹽為主的地幔，隨后形成以硅鎂和硅鋁質為主的地殼。地球由于放熱變冷而導致不斷收縮。幾百千米以下的地球內部仍然接近于初始的溫度，而最外部的圈層則已經變得相對較冷。這樣，在最外部圈層之下的部分由于繼續散熱變冷，而向地球內部收縮，從而使這～后收縮的部分和早先冷凝的地球外層之間留下了～圈空間，這部分空間由最外部圈層在重力作用下向內收縮來填充，使地球最外部的圈層處在一種橫向擠壓的狀態中，地殼凸起的部分就成山脈和陸地，凹下的部分就成為海洋或平原。隨后，物理學家、地球物理學先驅開爾文還提出了地球冷凝的物理模式。

與收縮說相對立的是地球膨脹說。20世紀二三十年代，由B．林德曼和O．C．希爾根貝格分別提出。這種假說認為，原始地球有一個封閉的硅鋁圈，因地球內部膨脹而導致硅鋁圈的破裂、離散，形成分離的大陸，而從地幔膨脹出來的物質填充在離散的大陸之間，使洋盆不斷擴大。

當然從地質歷史上大量事件來看，難以用單純的地球熱脹冷縮來解釋洋盆的起源。

月球分出說與隕石撞擊說

太平洋，占全球總面積的32％，比全世界全部陸地的面積還要大。如此大的凹坑是如何形成的？這個問題一直困擾著人們。

19世紀中葉，達爾文提出了“月球分出說”，他認為太平洋是月球從地球甩出后留下的凹坑。這種觀點在提出的最初得到了許多人的支持。后來，一些研究者指出，要使地球上的物體飛出去，地球的自轉必須非常快，也就是說一晝夜的時間不得大于1小時25分。而大家都知道我們現在一晝夜時間為24小時。

地球早期曾有過這樣快的旋轉速度很難讓人相信。而且，如果是一個放在地球上的獨立的巨大石球，這樣的轉速也許可以甩出去，但一塊十分巨大的，相互結合得非常牢固的由巖石組成的地殼，卻是無論怎樣高的旋轉速度都不可能“甩”出去的。因此這樣的解說由于無法自圓其說而被拋棄。

到了1955年，法國人摩契爾提出了新的太平洋成因假說。他認為，在2．45億年前，有一顆直徑約200千米的隕星猛烈地撞擊在太平洋地區，在那里撞擊出了一個直徑14000千米、深3至4千米的大坑，海水涌進了這個大坑，形成了太平洋。

這種假說看起來非常有道理，其實很荒謬大家不妨想一想：這個直徑200千米的巨大物體撞擊到地球后，它的直接結果是使那里的物質大量增加了而不是減少了，其結果應該使那里的地面增高增厚，形成山巒，而不是洋盆，即使由于巨大撞擊而產生的熱量使隕星和地面都融化了，終究也會冷卻凝固，而總的物質并不會因此而減少；并且直徑200千米的隕星怎能撞出一個直徑比自己大70倍的大坑呢，這個大坑沒撞出來之前那么多的海水又儲存在哪里呢？所以這樣的學說，由于它違反了基本常識也是不足以讓人信服的。

因此，現在再來看看“大陸漂移說”“海底擴張說”“板塊構造說”是怎樣解釋海洋起源的。

大陸漂移說、海底擴張說、板塊構造說

今天我們居住的地球上的幾個大陸，最初是否像一塊巨大拼板玩具那樣合在一起呢？

1910年的一天，30歲的德國氣象學家魏格納照例凝視墻上懸掛著的一張世界地圖，研究寒流、暖流、季風等氣候變化趨勢。突然間，他發現大西洋兩岸南美洲巴西的一大塊凸出的部分與非洲的喀麥隆海岸凹進去的部分，形狀恰相吻合。他立即把墻上的世界地圖取下來，平攤在桌面上，用剪刀沿著各大陸海岸剪下來，從四周往中間移動拼湊，居然能合攏成一塊大大的陸地。

于是他突發奇想：莫非在太古的時候，地球上的大陸本來就是連接在一起的，周圍是一片海洋？大陸在海洋上漂移，慢慢裂開，而形成了現在的模樣？

帶著這些猜測和疑問，魏格納對此進行了深入研究，并且受到大西洋兩岸形狀相似性的啟發，他收集了地層構造、古生物地理、古氣候等方面的資料，他發現，古老的爬行動物水龍龜的化石廣泛分布于南半球的陸地上，熱帶的舌羊齒植物曾在現在的溫帶地區倫敦、巴黎甚至北極圈的格陵蘭生長過。

因此，魏格納認為：2～3億年前，地球上所有的大陸和島嶼是連在一起的，叫“泛大陸”，后來，較輕的硅鋁物質的大陸塊漂浮在較重的黏性硅鎂層之上，由于潮汐力和離心力的作用使泛大陸破裂并與硅鎂層分離，而向西、向赤道作大規模水平漂移，逐漸漂移到現在的位置上，才在其間形成了大西洋和印度洋，原來的泛大洋逐漸縮小，成為現在的太平洋。

大陸漂移說雖然有相當豐富的論據，但它不能解釋大陸怎樣能夠在強度很大的硅鎂層中漂移的問題，也不能很好地解釋漂移的機制問題，于是在20世紀30年代開始擱淺了。

海底擴張說是海底地殼生長和運動擴張的一種學說，是大陸漂移說進一步發展而成。美國科學家H．H．赫斯經過大量的海底調查，依據所得的資料，于1960年首先提出洋盆的形成模式。隨后R．S．迪茨于1961年用海底擴張作用闡述了大陸和洋盆的演化。

我們知道，地球主要是由地核、地幔、地殼組成的。地幔的厚度達2900千米，由硅鎂物質構成，占地球質量68．1％。地幔溫度很高，壓力大，像沸騰的鋼水，不斷翻滾。這種假說認為地幔物質沿大洋中脊的裂谷上升，凝固后形成新的大洋地殼。以后繼續上升的地幔物質不斷把原先形成的洋殼以每年幾厘米的速度向外推移，使海底不斷擴張。當擴張著的大洋地殼遇到大陸地殼——海溝、島弧時，便俯沖下沉、融熔于地幔，而逐漸消亡。這一過程實際上是洋殼達到新生和消亡的過程，其所歷時間約需2億年。測算結果表明，太平洋的擴張速率為每年5～7厘米，大西洋的擴張速率為每年1～2厘米。

20世紀60年代中期，海洋科學的迅猛進展使得科學家們可以清晰地觀察到海底全貌。他們驚喜地發現：“地幔物質不斷從大洋中脊的裂谷中噴溢，致使海底緩緩擴張，海底的擴張推動著大陸的漂移”，于是一個嶄新的大地構造學說——板塊構造論誕生了。

板塊構造說是海底擴張說的引申。1968年，法國地球物理學家勒皮雄把全球概括為六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。它們由較輕的硅鋁物質組成，像大木板似地浮在地球的地幔上，互相擠壓、碰撞、排斥。造就了今日地球上雄偉的山川、湖、海。這一學說目前已被大多數學者認可，被認為是“當代地球科學中激動人心的前沿，地殼運動的最好模型”。隨著研究工作的進展，有人在勒皮雄的基礎上又在大板塊中分出了許多小板塊。

我國位于歐亞板塊的東南部，深受太平洋板塊和印度洋板塊運動的影響，因此是一個多地震的國家。2008年5月12日14點28分，因印度洋板塊向歐亞板塊俯沖，造成能量由青藏高原向內陸釋放，而四川汶川就處于我國大陸中部一條縱貫南北的“賀蘭—川滇南北構造帶”，即中國南北大地震帶上。最終引發震驚全球的“5．12汶川大地震”。

如果按照今天的板塊繼續運動，5千萬年內我們的后代將會見證大西洋拓寬，非洲會與歐洲碰撞，并使地中海閉合，澳洲將會與東南亞碰撞，加利福尼亞將向北滑移到阿拉斯加海岸之上。

但是，板塊構造學說也還存在一些有待解決的難題。例如：雖然板塊構造說對于板塊構造活動總的輪廓已比較清楚，但具體作用過程和細節還不十分明確；對板塊動力學的確定依然有困難；對板塊內部的構造和巖漿活動研究不足；對板塊俯沖、消亡及伴隨的巖漿活動、邊緣盆地起源等還不夠了解；還不能圓滿地解釋大陸巖石圈的成因和演化。

海水從哪里來

有了洋盆，沒海水還是成不了海洋。海水又是從何而來呢？

人們一般認為海水是在地球起源過程中“與生俱來”的。這種觀點認為，地球從熾熱的太陽星云中分離出來后本身就含有水分，它們開始以結構水、結晶水等形式儲存在礦物和巖石之中，在高溫下形成水蒸氣并在地球周圍形成氣水合一的圈層。隨著地球表面逐漸變冷，水汽開始凝結，形成云，然后在某個時期下了一場持續很長時間的大雨，雨水匯聚到洼地上，逐漸積累就變成了海洋。

但是，按照這種設想，很多行星都應該存在像地球這樣的海洋。因為它們和地球存在類似的演化過程和演化條件，但事實卻并非如此。

還有人認為地球上的水是地球吸收太陽風中的氫與氧結合后的產物，甚至有人認為是來自外太空闖入地球的冰彗星雨帶來的。還有人堅信，海水是地球固有的。

最近天文學上發現“小行星帶的一類彗星可能解釋地球海洋起源”。

一般來說，火星和木星之間小行星帶里的小行星可看成繞太陽運轉的巖石，而那里的彗星發源于太陽系邊緣，可看作來自太陽系邊緣的“臟雪球”，軌道是非常扁的橢圓，與小行星接近圓形的軌道有很大差別。

10多年前，天文學家就在小行星帶發現了一個天體，噴射出氣體和塵埃，與彗星相似。

2005年10月，小行星帶又發現了另一個類似彗星的天體。

美國《科學》雜志網站報道，天文學家利用美國夏威夷冒納凱阿天文臺的望遠鏡，于2005年11月發現了第三個這種天體。

認識遼闊的海洋