生命的奇迹--青少年自然百科全书
作者：周文敏 整理日期：2021-12-29 05:04:41
从宇宙诞生到地球形成
生命的诞生，生物的起源、进化、繁衍、生活，都在地球之上。要弄清生命如何起源，必须先了解地球如何诞生。
“宇宙大爆炸”理论认为：宇宙起源于高温高密状态下的原始火球。在能量、基本粒子的相互作用下，原始火球发生了爆炸。宇宙的早期温度极高，物质的密度也非常大。在大爆炸后，宇宙迅速不断地膨胀，温度随即开始下降。当温度下降到10亿℃左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成氘、氦等元素，化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万℃后，早期形成化学元素的过程结束。当温度下降到10000℃以下时，辐射开始减退，宇宙间的气态物质逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，这就是我们今天所看到的宇宙。
人类所处的银河系是一个相当古老的星系，它形成于宇宙大爆炸时期，至今已有约145亿岁高龄。它拥有约2000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。
大约46亿年前，银河系的某个角落发生了超新星爆炸。这次爆炸的震波在星际云中传送，导致银河系密度的不均匀更为严重。因为引力的影响，星际云便朝着密度较浓的部分收缩，开始在收缩中心形成原始太阳。
太阳系的星云就是由气体、冰质物和石质物所组成的。气体占星云总质量的98％，以氢气为主。冰质物主要由碳、氮、氧、硫和氯等的氢化物组成，约占星云总质量的1.5％。石质物主要由钠、镁、铝、钙、铁、镍和铜等的氧化物组成，仅占星云总质量的0.5％。冰质物和石质物的颗粒均很小，一般不超过1mm。星云的范围非常大，只能用1.y.(光年)衡量。普通星云的直径可达101.y.，11.y.=9.46×1015m足见星云之大。当太阳系星云中的氢气由于相互吸引力大于运动产生的离心力时，氢气就会越聚越多。而且相互不断压缩，越压越紧，越压越密，它对外的吸引力也就越来越大，越吸引就越多。另外，由于挤压，致使氢原子发生聚变而形成氦原子，从而释放出大量能量，使温度急速增高，形成了原始的太阳。随着温度的增高及氢原子的不断集中，氢原子发生的聚变越来越多，温度也越来越高，终于形成了真正的太阳。
原始太阳周围的气体往原始太阳上聚集，距离较远的气体则开始绕着原始太阳旋转，形成了圆盘状旋转着的原始太阳系星云。沉积于圆盘赤道面的微尘层后来发生分裂，形成了无数颗微行星。这些微行星借着彼此的引力不断碰撞、合并，逐渐成长。
就在太阳附近星云弥漫、微行星乱撞的环境里，大大小小的星云团与微行星集聚成了一个个球体，其中一个形成我们地球的原始形态一原始地球。
原始地球在刚形成时，温度比较低，并无分层结构，后来由于陨石等物质的轰击、放射性衰变和原始地球的重力收缩，原始地球的温度逐渐升高，最后成为黏稠的熔融状态。在原始地球旋转和重力的作用下，地球内部的物质开始分异。较重的物质渐渐地聚集到地球的中心部位，形成地核；较轻的物质则悬浮于地球的表层，形成地壳；介于两者之间的物质则构成了地幔。这样原始地球就具备了所谓的层圈结构。原始地壳比较薄弱，而地球内部温度又很高，因此火山频繁活动。从火山口喷出的许多气体构成了原始的大气层。地球内部温度的升高，使内部结晶水汽化。随着地表温度的逐渐下降，气态水凝结、积聚，最终形成洪水一般的降雨，重新落到地面。这种情况持续了很长一段时间之后，大量的降水终于在地面上形成水圈。
地球内部圈层结构演化
“四方上下日宇，往古来今日宙”，这是我国古代战国时的思想家尸佼为宇宙所下的定义，与20世纪爱因斯坦提出的宇宙是时间和空间统一体的观点不谋而合。
作为宇宙中极小一分子的地球，有其空间和时间上的形成和演化过程。在约46亿年前，距太阳约1.5亿km处就已存在着具有固态外壳的地球实体。地球形成初期，由于引力收缩产生了能量，这个初生天体变得非常炽热，当然谈不上有大气、海洋、花草鸟兽以至于人类存在。
由于地球在不停地自转，且绕太阳公转，地球的物质就在旋转中发生了分异。
一些重的物质沉到了中心形成地核，根据其物质成分，地核可分为外核和内核。外核是由液态铁及一些较轻的元素如硫、硅、氧、钾、氢等所组成，而内核则由刚性很强、在极高温和高压下呈结晶状的固态铁和铁镍合金组成。
地核之上为地幔层，可分为三层。下地幔层厚约2230km，它以硅酸盐、金属氧化物和金属硫化物为主，铬、铁、镍等元素含量很高，温度在1820℃-4400℃，平均密度为5.7g／cm3，大致以固体状态存在。中间为过渡层，厚约300km，其成分是密度较大的简单氧化物。上地幔层厚约640km，温度在400℃-3000℃之间，平均密度约为3.39／cm3，成分主要是由类似橄榄岩的超基性岩组成。
地幔之上为地壳，地壳的厚度不均，大陆区地壳分为硅铝层和硅镁层，属双层结构，洋壳只有硅镁层。
此外，在地球上还分异出了水圈和大气圈。水圈包括地球上的海洋、江河、湖泊、冰川、地下水等。包围在地球最外面的一层气体就是大气圈，厚度约为1000km。地球上有了水和空气，给生物的诞生和发展提供了条件，于是在地球上又形成了生物圈。整个人类的社会活动几乎都是在地球表面的生物圈内进行的。
地球各圈层形成之后，也并不是彼此孤立、静止不变的，而是相互制约、相互渗透、相互影响，不断发展和变化的。原始大气中主要成分可能是氢气和氦气，通过聚变反应部分转化为重元素碳元素、氮元素、氧元素，再通过化学反应生成甲烷、氨气和水等。后来发生的各种演化过程(特别是长时期的光合作用)，使大气圈成分发生了进一步变化，逐渐形成了今天的地球大气圈。最初海洋中也没有这么多盐分，由于河流的搬运作用，把地面上的可溶性盐类带入了海洋。长年累月的贮积，使海水中含盐量越来越多，最终达到了现在的水平。地壳也是一直不断地运动着。近代的地质观测表明，地壳是由“漂浮”在地幔之上的一些板块组成的。这些板块的互相推碰、靠拢以及剧烈碰撞，是一切地壳运动现象的根源。例如古大陆的分裂，大陆漂移，火山爆发和地震活动等，全都是由这些板块的运动所引起。地壳上连绵不断的山脉和纵横交错的河流也都是地壳运动的产物，它们都各有其发生和发展的历史。
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