神秘的地球及人类的使命

作者: 翟明国

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2022-04-11 17:42:09

翟明国院士探讨地球的神秘性及其演化历史,强调人类对地球知识的需求和保护地球的责任。文章详细介绍了地球的圈层结构、运动规律、板块构造理论以及地球的未来命运,提出人类应合理利用地球资源,保护地球环境,并坚持和平共存的国际发展理念。

大家好,我是翟明国。今天我讲的题目是“神秘的地球及人类的使命”。地球是我们大家生活的地方,应该是最熟悉的。可是实际上,对于地球的很多知识,大家都感到陌生,所以它是个神秘的星球。近些年来,地球科学及相关问题可以说是“网红”,比如《侏罗纪公园》讲恐龙的灭绝与再现,《流浪地球》讲人类向宇宙的逃亡。与其他国家相比,我国对地球知识的普及做得还不够好,有必要唤起大家对地球知识的渴望。

了解地球后,就知道人类对于地球负有神圣的使命。

地球处于宇宙之中。宇宙是时间、空间、物质(能量)的总和,是一个非常庞大的系统。太阳系是宇宙中的一个星系,地球就在太阳系里面。与其他万物一样,地球也有前世、今生和未来。它最初叫“混沌地球”,混混沌沌、没有天、没有地。后来逐渐有了分层,有了地核、地幔和地壳,又有了大气圈、水圈和生物圈,我们称之为蓝色地球。蓝色地球会不会永存?它还会演化,最终成为一个未知的地球。

地球本身是有圈层的,所以我们说地球是圆的。它的结构就像上图,由地心至地表依次为地核、地幔和地壳。圈层之间并不是静止、僵死的,而是相互运动、有生命的。地球内部有岩浆,可以由火山喷出。什么地方火山爆发了,就说明圈层之间在运动。万物的基本形态就是圈层。我们站立在地球表面,因此我们最应该了解的是地壳。

地壳又分为大洋地壳和大陆地壳。大家所知的海洋下面的这个底,就是大洋的壳。我们所在的大陆,就是大陆壳。大陆跟大洋的面积比大概是3∶7,前者主要集中在北半球。大洋底部跟大陆一样坑洼不平,也有山脊和洼地。夏威夷群岛就是海底山脉中的一些山峰,最高有1万米以上,比人类所在的陆地最高峰珠穆朗玛峰还要高很多。

圈层之间是相互运动的、有生命的。所以我们将地球称为运动的地球。地球内部有岩浆、有流体,有水在不断地运动、运移。海可以变成山,山可以变成海。构造运动引发地震,甚至还可以让一整块大陆漂移到另一个地方去。地球的运动还有一个深刻的含义:地球不是僵死的星球,它是有生命的,从它诞生起就在一天一天地变老。

古人对“地动”也很早就有了解,但没有完全解开其中的秘密,很多古人都写了优秀的文章进行探讨,比如屈原的《天问》里就有“八柱何当,东南何亏”。意思是:为什么天不一样高,西边是高的,东边是低的呀?解答为东边柱子倒了。为什么柱子倒了?过去我们有神话,叫“共工怒触不周山”,这就告诉你地球是运动的。

人们一直在摸索地球运动的规律,其中有一项是由魏格纳提出的大陆漂移假说。魏格纳是一名德国气象学家,据说他在屋子里抽着雪茄、喝着咖啡、偶然翻阅世界地图时,发现一个奇特现象:欧洲和非洲的西海岸遥对北南美洲的东海岸,它们的轮廓非常相似;如果从地图上把这两块大陆剪下来,可以拼接成一个大致吻合的整体。他想它们是不是原来在一块儿,后来又分开了,于是提出来大陆曾经漂移过。

板块构造理论就像一个巧巧板拼图。在2.5亿年以前,各个大洲基本上是连在一起的,后来逐渐分开了、漂开了,成了不同的大陆,就是现在的样子。有科学家根据现在板块漂移的速度,认为再过2.5亿年大陆又会重新汇聚一次,就像上面那张图所表示的。当然这是假说,还需要证实。但这个证实我们都看不到,大家也都看不到2.5亿年以前。但这个推测并不是胡乱说的,是根据现在的观测、记录推算出来的。

大陆为什么重要?因为我们人在大陆上生活。没有大陆,那我们可能就成了水生动物。此外,只有大陆能够记录地球演化的历史。虽然海洋下也有地壳,但洋壳每2-3亿年就会循环一次,通过俯冲所形成的洋脊壳幔的循环就消失了,变成了新的。大陆壳则从诞生一直保留到现在,如果我们要想了解地球的历史,就要研究大陆。

我们通过研究岩石,就能发现大陆的年龄。中国最早的石头是38亿年;世界上最早的石头来自澳大利亚的杰克山,那边的石头里有一种矿物叫做锆石,可以用它来做同位素研究,进而确定它的年龄。它的年龄是多少呢?44亿年,因此大陆形成了44亿年,因为这时才形成规模的大陆壳。地球的年龄还需要向前推一两亿年,46亿年就是我们现在所知道的地球年龄。

地球的演化历史引出地球的命运。地球是有生命的,它的命运是什么?我小时候听别人说,地球越来越热,在将来它会爆炸。现在我知道了,地球不是越来越热,而是越来越冷,地球的命运不是爆炸,是僵死。讲地球命运的时候,我们要把地球放到宇宙、放到太阳系里。太阳系里有很多星球,太阳是恒星,还有很多行星,有些行星还有自己的卫星,比如地球的卫星就是月亮。

地球是太阳系中最幸运的行星,具备“四个唯一”:唯一有宏观水和氧气的星球,供万物生长;唯一充分演化到现在状态的星球;唯一有生命、有林草树木的星球,同时它是唯一有可以驾驭世界的高等动物——人类的星球。地球早期没有氧,那么什么时候产生的氧?早期没有水,哪儿来的水?这是地球科学需要认真研究的。

地球人的使命和责任就是:认识地球的演化规律,特别是未来的规律,未来地质学一定会是自然科学的王冠;然后我们要合理地利用地球资源;要合理科学地保护地球的环境;我们还要坚持和平共存的国际发展理念。我在这呼吁大家热爱科学、崇尚科学、学习科学、从事科学。科学就是接近客观事物认识的学问,真正了解世界必须掌握真理,违背真理就什么事做不了。

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