人与自然 系列丛书-第3章
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200多年来，星云学说的基本观点被越来越多的科学家肯定，至今已得到比较一致的认同，同时也受到一定的挑战。有的科学家对星云学说的具体内容进行补充和发展，也有的科学家提出不同看法。目前，关于地球起源的学说有数十种之多，然而，究竟哪种说法符合客观事实，还无法十分肯定地加以判定。
千百万年前的地球是谁的世界呢？对于这个耐人寻味的问题，首先要从地球本身说起。
在无边无际的宇宙深处，有一颗被人们称为渺小而不平凡的行星——地球。地球一年围绕着太阳转动一圈，所以叫行星。
科学家们经过长期努力，搜集了多方面资料，已为我们提供了越来越多的有关地球的知识。大多数人认为地球是由不断旋转的宇宙尘埃聚集凝结而成的球体（即星云学说），距今已有漫长的45亿年历史了。
从太空看地球，它是一颗极易被忽视的天体。然而，正是这平凡的天体，创造了宇宙中的一大奇迹：建立了独特的大气层和特有的液态水，构成了有利于生物生存、繁衍的环境，从而使它成为目前已知的唯一有生物，特别是有智慧生物存在的天体。
不过，地球并不是滚圆的，它的赤道半径是6378。160公里，极半径是6356。755公里，两者相差21。385公里。为什么赤道半径比极半径长呢？因为地球除了绕太阳公转以外，同时也在自转，一昼夜自转一圈。赤道距轴心最远，离心力最大，从而赤道半径被拉长了。因此，确切地说，地球是一个微扁的椭球体，形状像一只桔子。
就结构而言，整个地球又好像是一只鸡蛋，是由一层套一层的同心壳层构成的。一般把地球核心部分称为地核，地核外面的壳层是地幔。地核与地幔接触面位于地下2898公里，该面叫古登堡面。地幔的外面是地球的表层——地壳。地幔与地壳的接触面位于地下33公里，名叫莫霍面。各个壳层的刚性和密度是受温度和压力控制的，地球内部的放射性物质蜕变产生的大量热能，使地心部分温度高达3000℃，所以地球内部大部分为白炽状态。由地球表层向中心，压力越来越大。组成地壳的物质温度较低，所受压力较小，所以是固体状态。
“小小环球”并不小
地球上的任何物体都受到重力作用，因为重力使物体产生的加速度称为重力加速度。重力是由于地球对物体的吸引而产生的。吸引力的大小与物体到地心的距离有关，离地心越远，受到的吸引力也就越校现在我们知道，地球是一个赤道略鼓、两极稍扁的椭圆，所以物体在赤道上受到的重力比在两极校而我们测得的重力加速度也会因纬度的不同而不同，赤道上是9。78米/秒2，纬度越高，重力加速度越大，到了两极就变为9。83米/秒2了。而我们在物理上通常用的9。80米/秒2，则是取的纬度45°上的重力加速度值。
那么地球本身的质量有多大呢？在牛顿发现万有引力之前，这可是个大难题，因为地球实在是太大了，测量起来十分困难。然而，到了1798年，这个难题被英国科学家亨利·卡文迪许解决了。他利用一对吊着的哑玲做实验，测量两个球体间的引力，然后计算出了万有引力常数G为6。67×10…11牛·米2/千克2。他将这个常数代入万有引力公式（FGmmr=122），就得出了地球的质量。他算出的地球质量为66万亿亿吨，即6。6×1024千克。现在，我们经过更精确的测量和计算，得出地球准确质量为5。98×1024千克。不过，我们仍要说，卡文迪许是第一个测出地球质量的人。
知道了地球的质量，有人可能还会问：地球到底有多大，它的体积是多少呢？这太容易了！现在我们已经知道地球是个椭圆球体，同时，也比较精确地测出了赤道半径和极半径的大校那么，将它们代入椭球体积公式，不就得出了它的体积大小吗？粗略地说，地球的体积大约为1。1万亿立方千米。够大的吧！
育化生命
对于生命是如何在地球上出现的，现在人们已不再用上帝造物，女娲造人等宗教故事和神话传说来解释了。但是，对于这个问题，目前还是处于猜测和提出假说阶段，还不能彻底、完善地解释清楚，但随着生命科学的进步，人们终会解开这个千古之谜的。
现在，我们已经知道，宇宙中的一切物质都是由原子组成的，再由原子组合成分子，不同分子的排列组合，形成了各式各样不同的物质。宇宙的历史，也是原子连结后，形成复杂结合物的历史。而生命物质——有机物，才是宇宙中这种结合构造出的最复杂的东西，它的复杂性，远非无机物可比拟。
有机物是由蛋白质和核酸构成的，蛋白质又是由较为简单的分子氨基酸组成的。核酸中的脱氧核糖核酸（DNA），它保存有生命代代相传的密码。靠着它，下一代生物才能造就出同上一代一样的“外貌”和“秉赋”。这些生命必备的有机物是怎样在地球表面产生的呢？
诺贝尔化学奖获得者哈罗德·尤瑞提出这样一种看法：地球原始的大气层，大部分是由氢和氮的化合物——如甲烷、氨（NH3）和水蒸气组成，这些化合物里的化学元素，即氢、碳、氮、氧，是形成氨基酸和蛋白质分子的基本成分。这些简单的氧化合物分子，受到太阳紫外线的辐射，以及地球大气层中雷电的影响，可以结合成较为复杂的氨基酸分子。他的这个观点已被他的研究生斯坦利·米勒，在实验室中通过实验证明了。其他科学家也通过实验，在甲烷、氨气、水蒸气等混合物中造出了糖类和碱基。而那种在大气层中不断形成的氨基酸，随雨水降到地面，进入海洋。在海水里形成浓度较高的溶液，溶液中的氨基酸结合形成蛋白质，而糖类和碱基分别组成了各种核酸，在某个时刻，核酸与蛋白质结合，形成了活的有机体，有了独特的繁殖再生能力。最原始的单细胞生物体就这样进化出来了。
前苏联科学家奥巴林，在1924年发表了著名的《生命的起源》一书。书中，他在生物化学、地球化学和宇宙学的大量材料基础上，提出了生命起源的原生物进化假说，即“异养假说”，系统地论述了生命起源的化学进化过程。
据推测，在38亿年前，地球上已有了古老的菌类，这些菌类都能在高温、高压、黑暗无光的条件下存活，它们以海水中溶解的有机物为养料。另有一些有机体，则完全靠无机物而生长，这就是所谓的吃矿物的有机体，如现在仍存在的“硫、铁细菌”。
当时地球上还没有氧气，最初的生物也都是厌氧型生物，在它们的进化过程中，引发了一个重大事件——因突然的变异而出现了会放氧的生物——光合生物，也就是原始植物，它们是利用太阳能的新类型生物，具有了一种非常有用的物质叶绿素，靠它利用太阳能分解空气中的二氧化碳，再利用取得的碳建造有机物质，满足身体生长的需要。这种新型生物摄取营养的方式，与厌氧型生物相比，它的效率提高了约20倍，能使自身大量繁殖。它们吸收空气中的二氧化碳后放出的氧气，大大地改变了地球的面貌。这种能放氧的生物早在35亿年前，就已出现在地球上了。科学家们于澳大利亚西海岸发现了这种在地球上最古老的生命化石。现在，海底深处还能找到这类生物，它就是蓝绿藻。
由于太阳光中的紫外线，对有机物和生物体有极大的破坏作用，所以，最初的生物，都存活于可吸收紫外线的深海之中。而后，在大约20亿年前，随着放氧生物的出现，大气中氧气渐渐增多，在大气上层形成了可阻挡紫外线的臭氧层，使得生物由深海进入了浅海，并为生物的登陆，创造了条件。
生物以浅海为舞台，发展得更为多样了。这时，已出现了海生软体动物，而藻类也充斥了海洋。在大约6亿年前的寒武纪时代，统治海洋的是三叶虫和其他一些原始节肢动物，还有一些如海绵、蠕虫一类的早期软体动物。而后，包括海星、珊瑚在内的海生无脊椎动物与一些原始鱼也开始在海中生活了。
在大约4亿年前，由于地壳变动，引起地面上升，海洋退落，随着海底部分露出海面，浅海生物也迫不得已地登陆了。由于初出海水，对陆地生活不适应，这些生物仍生活在海边，不能完全离开水。初期的陆上植物是仅限于水边等潮湿环境里才能生存的羊齿类植物；而初上陆地的动物则多有两栖性，如蛙类，被称为两栖动物。慢慢的，生物适应了陆地生活，由水边向内陆挺进了。这时，植物已由低级的藻类、蕨类，进化成为常绿植物，进而进化为水杉、银杏等裸子植物。陆地上，也已是爬行类动物的天下了，并出现了近代昆虫；海星、鱼类也在极旺盛地繁殖了。在距今1。8亿年前，有了恐龙等巨型动物以及初级哺乳类动物，也进化出了最初的鸟类。恐龙在生存了大约1。5亿年之后，终于灭绝了。而哺乳类动物则大量繁殖，同时，出现了许多近代树木，被子植物在陆地上蔓延开来。再往后，哺乳动物开始统治地球，并且进化得更加完美，更加高级，终于在大约200万年前，灵长类中的一支——古猿，经过几十万年的发展演变，进化为具有高度智慧，会思想的生物——人类。人类是宇宙和地球，集几十亿年的功力造就出来的“天之骄子”，是宇宙最伟大的创造。
生物的进化是非常缓慢的，由最初的生物体进化到现代人类，历经了数十亿年。如果我们把地球形成至今的整个历史当作一年12个月来比喻，地球形成的日期算作1月1日，则地壳约形成于2月份，最早的生物体大约出现于4月份，恐龙类生物的全盛时期就到了12月中旬，从类人猿进化成人类，只有两小时的历史——发生在12月31日晚上十点钟左右。从古人到现代人类，在这一比喻中，目前才生存了5分钟。
生命改变了地球
可以说，生命是地球这颗有着各种幸运条件的、不平凡的行星创造出来的奇迹。然而，生命的出现，对于地球来说，也是一种幸运，由于生命出现带来的地球形貌上的变化是相当大的，它的影响也是相当深远的，地球环境创造了生命，生命也反过来改造了地球。
生命改造地球，最显著的一点，就是放出了氧气、减少了二氧化碳，改变了地球上的大气结构。根据最近的宇宙探测，在地球的近邻——金星、火星的大气中，没有哪一个的氧气含量能与地球相比。金星的大气，几乎完全是由二氧化碳组成的，而且很厚，气压很高，使得金星表面温度高达500℃。
地球的大气中，不仅有氧气，而且含量还不少呢，占了大气总量的21％。而二氧化碳呢？含量只有0。03％。地球大气既维持了有机物的生产，又保持了地表一定的温度。这一切，都要归功于生物的活动。其实，地球原始大气的成份也与金星、火星差不多，根本没有氧气，而是氢、氮、二氧化碳占优势。
正是由于放氧型生物的出现，开始吸收二氧化碳，放出氧气，经过漫长的时期，才将大气层变得适合生物生存。同时，由于氧气在大气中的增多，大气层上部出现了可防止紫外线大量射入的臭氧层，使得生物不会被紫外线伤害，逐渐由海里登上了陆地，臭氧层现在仍在保护着地球上的芸芸众生。可以说是地球为生物进化创造了条件，生物也为自己的进化创造了条件。生物的进化是地球环境与生命体相互作用的结果。
另外，地球上拥有其他任何星球都不具备的板块构造运动，也是和生命活动分不开的。构造运动是与岩石圈的厚度相关的，体积小的水星、火星由于早期冷却过快，形成了过厚的岩石圈，成不了板块构造。但与地球体积差不多大的金星，没有板块构造，则是由于没有石灰岩的缘故了。石灰岩是二氧化碳与水溶合的结果，它的形成，除了海水与酸性岩石起作用外，生命体搬运二氧化碳的“功劳”，也是不能抹杀的。而岩石风化为肥沃的土壤，除了物理、化学作用外，生物的参与也是不能忽视的。所以说，生物也是塑造地球外貌的“工程师”之一。
生物对地球环境的另一个重大影响，就是使地表的太阳能能够被捕获、转移和储存了。地球上一切物质活动所需的能量，主要来自太阳，太阳能大量地辐射到地表上，只有一少部分立刻参与物质活动，比如使水蒸发成水蒸气，推动大气运动等等，其他的则白白地散失了。生命的出现，改变了这种状况，生物利用太阳能进行光合作用，将二氧化碳转换成生物体生长所需的有机碳，也就是将太阳能转
