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你知道地球有多努力嗎?


中國國家地理圖書▲地球從月球地平線上升起,攝於阿波羅計劃最後一次登月任務。來源:NASA-圖書君語-地球和我們的存在本身就是一種奇蹟今天(月...

- 2019年4月22日20時59分
- 科學文摘 / 中國國家地理圖書

中國國家地理圖書

▲ 地球從月球地平線上升起,攝於阿波羅計劃最後一次登月任務。來源:NASA

- 圖書君語 -

地球


和我們的存在

本身就是一種奇蹟

今天(4月22日)是世界地球日。

地球能形成,我們得以誕生在這裡的幾率有多大?

著名天文學家卡爾·薩根估算過,10^33分之一,即10後接33個0。

▲ 2019年2月21日,NASA太空人安妮 · 麥克萊恩早上醒來時窗外的景色。


這個數字是什麼概念?

《三體》作者劉慈欣說過:「你知道在宇宙中生命誕生的幾率有多大嗎?就像有一堆金屬垃圾,來了個龍捲風把它們卷上天去,然後它掉下來自動組裝成一輛車……所以我們的存在就是一種奇蹟,僅僅是活著就很了不起了。」

▲從10000英里外看地球。

地球,一切都剛剛好

我們每個人的存在,都要從137億年前說起。

▲高空下的佛羅里達海峽。

最初的宇宙無限高溫緻密,直到137億年前,「創世大爆炸」(The Big Bang)發生,

時間、空間和能量出現,大量基本粒子湧現出來。

幾十萬年後,宇宙漸漸冷卻,氫和氦等宇宙基本物質形成。隨著星系中天體的爆炸,其他元素也逐漸形成,其中就包括構建地球生命體基質、我們身體里都有的碳元素。

46億年前,一團由灼熱氣體和塵埃構成的巨型旋轉雲,坍縮形成了太陽系。

在太陽這顆年輕的恆星附近,大量塵埃集聚在一起,行星出現了,並逐漸增大自己的體積。

▲ 晚間地球全貌。

這其中就包括我們的地球,她曾遭受過無數次較小天體的碰撞,也在這個過程中慢慢獲得了額外的質量。

最初地球是一顆熾熱的熔岩星球,但它漸漸冷卻下來並形成了堅實的地殼。地球具有足夠的地心引力,使它能夠保持住含有水蒸氣的氣態大氣層不至散逸。

在太陽核心區域,氫元素經由熱核反應鏈轉化成氦。這過程讓太陽發光,還產生了向外的巨大壓力,正好將太陽向內的引力抵消掉。因此,太陽維持著一種被稱為「流體靜力平衡」的穩定狀態。

▲ 太陽的活躍區域。

X射線從太陽射出。

地球的一切都剛剛好,如果地球離太陽更近,地球上的河流和海洋就會沸騰蒸發;如果離太陽太遠,地球將會是一片冰天雪地。如果地球上的溫度低或高一點,就不會有生命產生了。

▲ NASA太空人特里 · 維爾茨發推:地球。

地球表面包裹著一層大氣層,臭氧保護我們免受有害輻射的傷害,適中的大氣束縛住適量的太陽能,讓地表溫度保持舒適,在零度之上,讓水不至於結冰。

水,地球成功孕育生命的關鍵。

▲ 日出、極光和北歐都市。

地球是一個充滿活力的星球,地表上下的地質構造運動,使年輕的山脈和深溝不斷形成, 這些地表特徵又慢慢受到河流、降雨和冰凍過程中的水沖刷以及海浪撞擊的影響。

▲非洲西南部的地球。

擁有月球對地球來說是幸運的,月球的引力可以穩住地球,沒有月球,地球的自轉軸就會飄忽不定,天氣也將隨之突變。

月球背面滿是環形山和撞擊坑,也正是因為它背對著地球,默默代替地球承受了更多的隕星轟擊。

▲ 夏威夷群島以南的太平洋上空的明月。

▲ 月球背面。來源:中國探月

星系聚簇形成了星系團,星系團聚集起來則形成了擁有數以億計星系的超星系團。

銀河系所在的星系團被稱為本星系群,銀河系只是組成本星系群眾多星系中的一個。

地球是太陽系八大行星之一,而太陽系又僅是銀河系的一部分。

地球之於宇宙,實在是小得超乎想像。

▲ 日落時分。

但在宇宙絕大部分是廣袤、寒冷的真空之中,在星際空間永恆的黑夜裡。

這顆小小的藍色星球,又是最獨一無二的存在。

▲ 大氣、銀河系、以及日本希望號實驗艙。

人類,進化史的奇蹟

地球上的生物史,在整個宇宙里可能都是奇蹟。

▲ 2015年4月27日清晨,初升的太陽划過地球,以及綠色的極光。

根據化石所提供的證據,大概40億年前,在原始地球的湖海里就產生了生命。

閃電和太陽輻射的紫外線,分解原始大氣層中含氫的簡單分子,分解的碎片又自動結合成越來越複雜的分子。這種早期的化學物質溶解在海洋里,形成了一種逐漸複雜的有機液。

直到有一天,偶然出現了一種能夠利用有機液里的其他分子,作為零件粗略地複製自己的分子。

這就是脫氧核糖核酸(DNA),生命的基本元件。

▲ 地球生命史。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

這時的地球,可以說是一個分子的樂園,當時還沒有捕食者。分子們只是在不停地繁殖、突變和選擇性淘汰。


具有特別功能的分子終於結合在一起,形成一種分子集體,這就是細胞。

這過程持續了大概10億年。

若干單細胞組合在一起,初始的多細胞生物體產生了。

▲ 早期海洋。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

大約20億年前,性和繁殖產生了。在此之前,新的生物體只能通過隨機突變進化,這是一個極其緩慢的過程。

性產生後,兩個生物體就能整段交換它們的DNA遺傳密碼,繁殖出大量新個體,進化速度大大加快了。

▲ 不同時期的植物。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

到了10億年前,海洋里已經充滿了簡單的綠色植物,它們製造了大量的分子氧,逐漸改變了原來大量含氫的地球大氣。

雖然我們生存離不開氧氣,但高濃度的氧對沒有保護的有機物也是一種毒藥,大量的原始生物體因為適應不了氧而滅亡。生物慢慢繁衍又消亡,直到比氧溫和得多的氮氣加入,才逐漸形成我們現在呼吸的大氣。

地球大氣層的百分之九十九源自生物,天空,是用生命換來的。

▲ 寒武紀大爆發。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

「寒武紀爆炸」發生在6億年前,新的物種急劇增加,海洋里充滿了許多不同形態的生物。到5億年以前,大量成群結夥的三葉蟲在海底獵食。現在,三葉蟲已經不復存在了,它們已經於億年前消失了。地球一度有過的動植物,如今已無活著的跡象,只存在於化石里。

▲ 魚類誕生。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

當然,現在地球上的各種生物也是過去沒有的。

物種就是這樣的來去匆匆,一閃而過。

寒武紀後的生命進化節奏大大加快,魚類和脊椎動物誕生了;植物從海里移居到陸地上;昆蟲與兩棲動物誕生;樹和爬行動物出現了;恐龍誕生;哺乳動物出現;天空里又了初始鳥類;恐龍滅絕;靈長類出現。

▲ 恐龍時代。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

在幾百萬年前,原始人類出現了。

▲ 尼安德特人。來源:《中國國家地理少兒百科:地球》

在動輒用億年為計量單位的進化時間表里,只花了200萬年就從早期猿人進化到現代人的人類,堪稱進化史上的奇蹟。

工具發明、技術進步,人類文明開始發展。

人類對於地球的認知,也逐漸從地球是無限的,意識到地球是圓的;再認知到宇宙的存在。中世紀流傳著地心說,再逐漸意識到宇宙並不以地球為中心,更不是為了人類而存在的。我們只是茫茫宇宙里一顆不起眼的微塵。

▲ 這是1990年,旅行者1號回望地球時,拍下的著名的照片《黯淡藍點》,地球只是上面的一個小小藍點。卡爾·薩根寫道:「我們的星球只是在這被漆黑包裹的宇宙里一粒孤單的微粒而已。我們是如此的不起眼——在這浩瀚之中。」

但就是這樣小小的人類,在短短几千年中,卻研究起了地球的變遷、宇宙的起源這樣超越自身的終極問題。

不也是一件很熱血沸騰的事情嗎?

▲ 白點為土星冰環之間的地球,卡西尼號探測器拍攝。

「曾經生活在這個地球上的一切生物體,很可能都是從某一種原始形態遺傳下來的……這種生命觀是十分動人的。因為,當這個行星遵循著固定的引力定律不停地旋轉的時候,極簡單的原始,一直並且繼續在演化成無窮無盡最美妙的形式。」——查爾斯·達爾文《物種起源》


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