创造了天,将水分开成天上的水和地上的水;第三天使大地披上一层绿装,
点缀着树木花草,空气里飘荡着花果的芳香;第四天创造了太阳和月亮,分
管白天和夜晚;第五天创造了飞禽走兽;第六天,创造了管理万物的人;第
七天,上帝休息了,这一天称为“安息日”,也就是现在的星期天……
现在看来,这些美丽的神话传说是没有科学根据的。随着生产的发展,
对太阳系的认识也逐渐深刻。18 世纪以来,相继出现了很多假说。近数十年
来,由于天体物理学等近代科学的发展、天文学的进步、宇航事业的兴起等
为地球演化的研究提供了更多的帮助,现介绍几种假说供参考。但要解开宇
宙之谜,还须我们不懈的努力。
星云说:法国数学家和天文学家拉普拉斯(1749~1827)于 1796 年发表
的《天体力学》及后来的《宇宙的叙述》中提出太阳系成因的假说——星云
说。他认为太阳是太阳系中最早存在的星体,这个原始太阳比现在大得多,
是由一团灼热的稀薄物质组成,内部较致密,周围是较稀薄的气体圈,形状
是一个中心厚而边缘薄的饼状体,在不断缓慢的旋转。经过长期不断冷却和
本身的引力作用,星云逐渐变得致密,体积逐渐缩小,旋转加快,因此愈来
愈扁。这样位于它边缘的物质,特别是赤道部分,当离心加速度超过中心引
力加速度时,便离开原始太阳,形成无数同心圆状轮环(如同现在土星周围
的环带),相当于现在各行星的运行轨道位置。由于环带性质不均一,并且
带有一些聚集凝结的团块。这样在引力作用下,环带中残余物质,都被凝固
吸引,形成大小不一的行星,地球即是其中一个。各轮环中心最大的凝团,
便是太阳,其余围绕太阳旋转,由于行星自转因此也可以产生卫星,例如地
球的卫星——月亮,这样地球便随太阳系的产生而产生了。
灾难学派的假说:1930 年英国物理学家金斯提出气体潮生说,他推测原
始太阳为一灼热球状体,由非常稀薄的气体物质组成。一颗质量比它大得多
的星体,从距离不远处瞬间掠过,由于引力,原始太阳出现了凸出部分,引
力继续作用,凸出部分被拉成如同雪茄烟一般的长条,作用在很短时间内进
行。较大星体一去不复返,慢慢地太阳获得新的平衡,从太阳中分离出长条
状稀薄气流,逐渐冷却凝固而分成许多部分,每一部分再聚集成一个行星。
被拉出的气流,中间部分最宽,密度最大,形成较大的木星和土星。两端气
流稀薄些,形成较小的行星,如水星、冥王星、地球等。
陨石论(施密特假说):前两种假说都提出了一个原始太阳分出炽热熔
融气体状态的物质。施密特根据银河系的自转;和陨石星体的轨道是椭圆的
理论,认为太阳系星体轨道是一致的,因此陨星体也应是太阳系成员。因此
他于 1944 年提出了新假说:在遥远的古代,太阳系中只存在一个孤独的恒星
——原始太阳,在银河系广阔的天际沿自己轨道运行。约在 60~70 亿年前,
当它穿过巨大的黑暗星云时,便和密集的陨石颗粒、尘埃质点相遇,它便开
始用引力把大部分物质捕获过来,其中一部分与它结合;而另一些按力学的
规律,聚集起来围绕着它运转,及至走出黑暗星云,这时这个旅行者不再是
一个孤星了。它在运行中不断吸收宇宙中陨体和尘埃团,由于数不清的尘埃
和陨石质点相互碰撞,于是便使尘埃和陨石质点相互焊接起来,大的吸小的,
体积逐渐增大,最后形成几个庞大行星。行星在发展中又以同样方式捕获物
质,形成卫星。
以上仅介绍三种关于地球起源的学说,一般认为前苏联学者施密特的假
说(陨石论)是较为进步的,也较为符合太阳系的发展。根据这一学说,地
球在天文期大约有两个阶段:
(1)行星萌芽阶段:即星际物质(尘埃,硕体)围绕太阳相互碰撞,开
始形成地球的时期。
(2)行星逐渐形成阶段:在这一阶段中,地球形体基本形成,重力作用
相当显著,地壳外部空间保持着原始大气(CH·NH4,H2O,CO2,等)。由于
放射性蜕变释热,内部温度产生分异,重的物质向地心集中,又因为地球物
质不均匀分布,引起地球外部轮廓及结构发生变化,亦即地壳运动形成,伴
随灼热融浆溢出,形成岩侵入活动和火山喷发活动。
以上便是地球演化较新的观点。上述从第二阶段起,地球发展由天文期
进入到地质时期。
地球的年龄
地球有多大岁数?从人类的老祖先起,人们就一直在苦苦思索着这个问
题。
玛雅人把公元前 3114 年 8 月 13 日奉为“创世日”;犹太教说“创世”
是在公元前 3760 年;英国圣公会的一个大主教推算“创世”时间是公元前
4004 年 10 月里的一个星期日;希腊正教会的神学家把“创世日”提前到公
元前 5508 年。著名的科学家牛顿则根据《圣经》推算地球有 6000 多岁。而
我们民族的想象更大胆,在古老的神话故事“盘古开天地”中传说,宇宙初
始犹如一个大鸡蛋,盘古在黑暗混沌的蛋中睡了 18000 年,一觉醒来,用斧
劈开天地,又过了 18000 年,天地形成。即便如此,离地球的实际年龄 46
亿年仍是差之甚远。
人们是用什么科学方法推算地球年龄的呢?那就是天然计时器。
最初,人们把海洋中积累的盐分作为天然计时器。认为海中的盐来自大
陆的河流,便用每年全球河流带入海中的盐分的数量,去除海中盐分的总量,
算出现在海水盐分总量共积累了多少年,就是地球的年龄。结果得数是 1 亿
年。为什么与地球实际年龄相差 45 亿年呢?一是没考虑到地球的形成远在海
洋出现之前;二是河流带入海洋的盐分并非年年相等;三是海洋中盐分也常
被海水冲上岸。种种因素都造成这种计时器失真。
人们又在海洋中找到另一种计时器——海洋沉积物。据估计,每 3000~
10000 年,可以造成 1 米厚的沉积岩。地球上的沉积岩最厚的地方约 100 公
里,由此推算,地球年龄约在 3—10 亿年。这种方法也忽略了在有这种沉积
作用之前地球早已形成。所以,结果还是不正确。
几经波折,人们终于找到一种稳定可靠的天然计时器——地球内放射性
元素和它蜕变生成的同位素。放射性元素裂变时,不受外界条件变化的影响。
如原子量为 238 的放射性元素——铀,每经 45 亿年左右的裂变,就会变掉原
来质量的一半,蜕变成铅和氧。科学家根据岩石中现存的铀量和铅量,算出
岩石的年龄。地壳是岩石组成的,于是又可得知地壳的年龄,大约是 30 多亿
年,加上地壳形成前地球所经历的一段熔融状态时期,地球的年龄约 46 亿
岁。
地球的幼年时代——太古代时期
经过了天文期以后,地球便正式成为太阳系的成员。大约又经过 22 亿
年,地球发展便进入到地质时期——太古代。这段从 46 亿年~38 亿年的地
质时期有哪些特点?
(1)薄而活动的原始地壳:根据资料分析,原始地壳的部分可能更接近
于上地幔。硅铝质和硅镁质尚未进行较完全的分异,因此太古代时期的地壳
是很薄的,也没有现在这样坚固复杂。由于地球内部放射性物质衰变反映较
为强烈,地壳深处的融熔岩浆,不时从地壳深处,沿断裂涌出,形成岩浆岩
和火山喷发。当时到处可见火山喷发的壮观景象。因此我们现在从太古代地
层中,普遍可见火山岩系。
(2)深浅多变的广阔海洋中散布少数孤岛:当时地球的表面,还是海洋
占有绝对优势,陆地面积相对较少,海洋中散布着孤零的海岛,地壳处于十
分活跃状态,海洋也因强烈的升降运动,而变得深浅多变。陆地上也有多次
岩浆喷发和侵入,使上面局部地区固结硬化,使地壳慢慢向稳定方向发展,
因此太古代晚期形成了稳定基底地块——“陆核”。陆核出现,标志地球有
了真正的地壳。
(3)富有 CO2,缺少氧气的水体和大气圈:太古代地球表面,虽然已经
形成了岩石圈、水圈和大气圈。但那时的地壳表面,大部分被海水覆盖,由
于大量火山喷发,放出大量的 CO2,同时又没有植物进行光合作用,海水和
大气中含有大量的 CO2,而缺少氧气。大气中的 CO2随着降水,又进入到海洋,
因此海洋中 HCO3 浓度增大。岩浆活动和火山喷发的同时,带来大量的铁质,
…
有可能被具有较强的溶解能力的降水和地表水溶解后带入海洋。含 HCO3 高浓
…
度海水同时具有较大的溶解能力和搬运能力,因此可将低价铁源源不断地搬
运至深海区,这就是为什么太古代铁矿石占世界总储量 60%,矿石质量好,
并且在深海中也能富集成矿的原因。
(4)太古代的地层:太古代的地层,都是一些经过变质的岩石,例如片
麻岩、变粒岩、混合岩等深变质的岩石。我国太古代地层只分布在秦岭、淮
河以北地区。出产鞍山式铁矿的鞍山、吕梁山、泰山、太行山等地均有太古
代地层。
地球的少年时代——元古代时期
地球发展从 26~6 亿年,这段经历了 20 亿年的悠久历史,称为元古代。
在这漫长的时期,地球上许多事物从无到有,就像是一个人的少年时代,长
成了初步的轮廓