過年期間，一部流浪地球電影大熱，喚起大眾對(duì)科幻、天文學(xué)的興趣的同時(shí)，也讓人們把目光聚焦到地球的生態(tài)環(huán)境問題上。

世界地球日（Earth Day）即每年的4月22日，是一個(gè)專為世界環(huán)境保護(hù)而設(shè)立的節(jié)日，旨在提高民眾對(duì)于現(xiàn)有環(huán)境問題的意識(shí)，并動(dòng)員民眾參與到環(huán)保運(yùn)動(dòng)中，通過綠色低碳生活，改善地球的整體環(huán)境。地球日由蓋洛德·尼爾森和丹尼斯·海斯于1970年發(fā)起?，F(xiàn)今，地球日的慶?；顒?dòng)已發(fā)展至全球192個(gè)國(guó)家，每年有超過10億人參與其中，使其成為世界上最大的民間環(huán)保節(jié)日。

說到地球的歷史，可能會(huì)讓人感到困惑又著迷。之所以感到困惑，是因?yàn)榈厍虻臍v史太久遠(yuǎn)了（46億年），人類文明與之相比較，只是瞬息之間。但地球在漫長(zhǎng)的46億年里，過得并不乏味，經(jīng)歷了大陸的聚合與分離、生物物種的大爆發(fā)與滅絕等一系列重大事件，去探尋這些事件的起因、過程及結(jié)果，又是令人著迷甚至回味無窮的。

在這個(gè)紀(jì)念地球母親的日子里，讓我們回顧一下這46億年里，地球上發(fā)生的一切吧！

一、合久必分，分久必合的大陸板塊

給你一張撕碎的報(bào)紙，我相信你總能根據(jù)報(bào)紙邊緣的文字、每一個(gè)碎片的輪廓把它復(fù)原拼接起來。

當(dāng)你面對(duì)世界地圖的時(shí)候，你可曾有過一刻的沖動(dòng)，把無際的藍(lán)色大洋上點(diǎn)綴的一片片陸地拼接成無縫銜接的整體呢？

在人類史上還真有這么一位，懷著天馬行空的想法，乾坤大挪移般地把地圖上的各個(gè)大陸“撕扯”下來拼接在一起，他就是大名鼎鼎的阿爾弗雷格·魏格納，大陸漂移說的創(chuàng)始人。

經(jīng)過魏格納及后來的地質(zhì)學(xué)家們一步步的論證研究，最終形成了現(xiàn)在的板塊構(gòu)造理論，即地球表面覆蓋著不變形且堅(jiān)固的板塊（巖石圈），這些板塊在以每年1厘米到10厘米的速度在移動(dòng)。

隨著板塊的移動(dòng)和演化，地球上的大陸在歷史上分分合合，即聯(lián)合古陸的旋回。

隨著大陸的不斷聚合就出現(xiàn)了超級(jí)大陸（聯(lián)合古陸），在地質(zhì)歷史中曾經(jīng)出現(xiàn)過5次聯(lián)合古陸，分別在約2500Ma1、約1900Ma、約1400Ma、約850Ma、約250Ma形成。

注1：Ma為年代單位，表示100萬(wàn)年

巖石圈演化圖（356 Ma-未來150 Ma，Scotese, 1997）

組圖來自：http://www.imdaike.com/article-402-1.html

250Ma左右形成的聯(lián)合古陸是距離我們最近的一次，空間分布上，聯(lián)合古陸呈典型的經(jīng)向半球形分布，今天我們所看到的海陸分布格局就是在此基礎(chǔ)上裂解、漂移形成的。

大量的地球科學(xué)資料表明，與此次古陸形成相伴發(fā)生的其他重大歷史事件有：陸地面積大量增加、淺海面積急劇減少、氣候變冷、海平面下降、缺氧沉積、火山的大爆發(fā)、淺海生物大滅絕等等。

所以說，板塊移動(dòng)是地球上一系列重大事件發(fā)生的一個(gè)重要因素。

二、生物集群滅絕事件

在太陽(yáng)系、乃至銀河系，地球都因其擁有種類繁多的生命體而與眾不同。

在地球漫長(zhǎng)的歷史中，生命始終存在嗎？

法國(guó)科學(xué)家里夫通過形象的描述給予了我們答案。

把地球的46億年的時(shí)間壓縮成一天，那么：

一天的前6個(gè)小時(shí)，地球上一片死寂；

在凌晨6點(diǎn)的時(shí)候，最低級(jí)的藻類才開始在海洋中出現(xiàn)，他們持續(xù)了相當(dāng)漫長(zhǎng)的時(shí)間；

直到20時(shí)，軟體動(dòng)物才開始在海洋中、湖泊沼澤中開始活動(dòng)；

23時(shí)30分，恐龍出現(xiàn)，但登場(chǎng)僅僅10分鐘便匆匆下臺(tái)；

在這一天最后20分鐘，哺乳動(dòng)物才出現(xiàn)，并開始分化；

23時(shí)50分，我們的祖先才緩緩登場(chǎng)；

最后2分鐘里，它們的大腦擴(kuò)張，成為了人類。在里夫的描繪里，地球如同一個(gè)舞臺(tái)，有人登場(chǎng)，就有人下臺(tái)。

科學(xué)家把不同時(shí)期生物的下臺(tái)稱之為“滅絕”。

地史時(shí)期，若多門類生物近乎同時(shí)滅絕，這種滅絕稱之為集群滅絕。

其主要特征是：在較短的時(shí)間內(nèi)或在同一時(shí)間內(nèi)主要生物類別或大量生物突然消失，生物分異度和生物量驟然降低。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地球歷史上，生物集群滅絕事件有15次之多，重大集群滅絕事件有5次。

海生動(dòng)物主要滅絕事件及分異度變化（據(jù)Raup and Seokoski,1982） （圖片來自：http://www.imdaike.com/article-402-1.html）

（1）第一次大滅絕事件：4.50億年前至4.40億年前，約3千米厚的冰層覆蓋了非洲北部和中部地球，以及南美洲的部分地區(qū)，這導(dǎo)致洋流和大氣環(huán)流變冷，整個(gè)地球進(jìn)入大冰期，85%的物種滅絕，約27%的科與57%的屬滅絕。

從滅絕數(shù)量上看，在五次大滅絕事件中排名第三位。

（2）第二次大滅絕事件：到3.75億年前至3.6億年前，氣候再次冰冷，海洋生物再次面臨巨創(chuàng)，而陸地生物受到影響較小。約82%的海洋物種滅絕，當(dāng)時(shí)淺海的珊瑚幾乎全部滅絕，深海珊瑚也部分滅絕，此次事件在五次大滅絕事件中排名第五位。

圖片來自：https://new.qq.com/omn/20190408/20190408A0DHJB00

（3）第三次大滅絕事件：2.51億年（251Ma），海平面下降，生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，地球爆發(fā)了又一次物種大滅絕，這也是地球歷史上最嚴(yán)重的大滅絕事件，總共約57%的科、83%的屬，大約96%的海洋生物和70%的陸地生物滅絕。

此次徹底滅絕的動(dòng)物包括：三葉蟲、海蝎、重要珊瑚類群、陸棲單弓類群動(dòng)物和許多爬行類群。

（圖片來自：http://www.360doc.com/content/14/0619/09/1930525_387959629.shtml）

（4）第四次大滅絕事件：2.0億年前，除魚龍外所有的海生爬行動(dòng)物滅絕，一半海洋物種消失。陸地所有迷龍和大多數(shù)合弓類動(dòng)物消失。槽齒目動(dòng)物滅絕了，幸存的植物有針葉類和蘇鐵。也正是這次滅絕事件，給恐龍?zhí)峁┝藦V闊的生存空間，使得恐龍成為接下來一段時(shí)間地球的霸主。

這次滅絕事件歷史很短，不足一萬(wàn)年的時(shí)間，其滅絕原因至今未確定。火山噴發(fā)、流星撞擊、極寒天氣都有可能是兇手。

（5）第五次大滅絕事件：6500萬(wàn)年（65Ma），地球爆發(fā)了第五次大滅絕事件，恐龍滅絕就發(fā)生在這一段時(shí)間。大氣層中微粒遮蔽了陽(yáng)光，依賴光合作用的植物減少，草食性恐龍受到巨創(chuàng)，肉食恐龍也因缺乏食物而滅亡。顆石藻與軟體動(dòng)物遭受嚴(yán)重打擊。雜食性、食蟲性、以及食腐動(dòng)物則幸存下來，如鱷魚和哺乳動(dòng)物，河流生物群落也得以保存。

此次滅絕事件，最終導(dǎo)致約17%的科、50%的屬、75%的物種滅絕，此次滅絕事件的規(guī)模在五次大滅絕事件中排名第二。

（圖片來自：http://www.360doc.com/content/14/0619/09/1930525_387959629.shtml）

我們?nèi)祟愐娮C第六次重大集群滅絕事件嗎？

據(jù)《科學(xué)》雜志最新發(fā)表的一項(xiàng)研究，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)警告稱，動(dòng)物的滅亡和減少正是地球第六次生物大滅絕的前奏。從1500年開始，超過320個(gè)陸棲脊椎動(dòng)物物種接連滅絕。剩余物種也表現(xiàn)出了平均25%的衰退，這種現(xiàn)狀在無脊椎動(dòng)物中也極其相似。

雖然之前的大滅絕是由地球的自然變化或者災(zāi)難性的小行星撞擊導(dǎo)致的，但是如今生物的滅絕與人類行為非常相關(guān)。所以我們?cè)谶@里呼吁：保護(hù)動(dòng)物，保護(hù)與我們一同生活在地球上的朋友！

三、讓你找不著北的地球磁極

驢友外出旅行的時(shí)候，一定會(huì)隨身攜帶一個(gè)指南針，當(dāng)置身大山深處無法辨別方向的時(shí)候，就會(huì)求助于它。指南針是借助地球磁極來校準(zhǔn)的，而如今的地球恰好磁北極與地理北極近乎一致，因此指南針可以幫助我們辨別南北。

（圖片來自：dy.163.com）

我們都知道，地球有南北極磁場(chǎng)，很多人以為它們是固定不變的。然而科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，地球磁場(chǎng)的磁極并不是一成不變的，在過去的千萬(wàn)年中已經(jīng)發(fā)生了好幾次翻轉(zhuǎn)。即地磁的北極變成地磁的南極，而地磁的南極變成了地磁的北極，這就是所謂的“磁極倒轉(zhuǎn)”

地球磁場(chǎng)的這種磁極變化，在地球的歷史中一直存在。如果把地球的歷史縮短成1天，在這期間，你會(huì)發(fā)現(xiàn)手上的指南針像瘋了似的亂轉(zhuǎn)，一會(huì)兒指南，一會(huì)兒指北。但磁極的倒轉(zhuǎn)在地質(zhì)時(shí)期的尺度上是還是緩慢的，常常以千年、萬(wàn)年為周期。

（圖片來自：www.cc362.com）

上圖（引自NASA）為超級(jí)計(jì)算機(jī)中的地球磁場(chǎng)模型，左側(cè)為通常所見具有兩個(gè)磁極的地磁場(chǎng)，這是兩次倒轉(zhuǎn)之間漫長(zhǎng)年代的典型形態(tài)；右側(cè)為短時(shí)間（相對(duì)而言）內(nèi)處于磁極倒轉(zhuǎn)過程中地磁場(chǎng)發(fā)生了劇烈變化的復(fù)雜形態(tài)。

我們是如何知道磁極是變化的？

各個(gè)地質(zhì)時(shí)代的巖石常都有一定的磁性，這些巖石便能記錄下來它們生成時(shí)期的磁極方向。下圖是地質(zhì)記錄，提示了過去1.6億年間地球磁場(chǎng)方向的變化，黑色代表磁場(chǎng)與目前一致，白色代表磁場(chǎng)與目前相反，從圖中可以看出，地球磁極的反轉(zhuǎn)并無固定周期可言。

（圖片來自：作者自制）

為什么會(huì)出現(xiàn)磁極變化呢？地球磁場(chǎng)反復(fù)變化有什么規(guī)律嗎？

科學(xué)家們對(duì)此也沒有得出統(tǒng)一的觀點(diǎn)。大部分科學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部液態(tài)鐵質(zhì)流圍繞著地核中心流轉(zhuǎn)時(shí)，如果突然發(fā)生變化，其流動(dòng)方向倒轉(zhuǎn)，就會(huì)引發(fā)磁極倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

四、冰河時(shí)代

對(duì)于全球變冷事件相信大家不會(huì)陌生，隨著電影《后天》《冰河時(shí)代》等一系列電影的熱映，我們見識(shí)到了全球氣候變冷的壯闊場(chǎng)景和大自然的強(qiáng)大力量。這里要告訴大家的，冰河時(shí)代真的在地球上出現(xiàn)過，還不止一次。

（圖片來自：www.guokr.com）

地史上出現(xiàn)過三次著名的全球性跨區(qū)域的氣候變冷事件，公認(rèn)的有前寒武紀(jì)晚期大冰期（約500 Ma）、石炭紀(jì)-二疊紀(jì)大冰期（350～250 Ma）和第四紀(jì)大冰期（約10 Ma）。

冰期時(shí)期最重要的標(biāo)志是全球性大幅度氣溫變冷，在中、高緯(包括寒冷的冰期極地)及高山區(qū)廣泛形成大面積的冰蓋和山岳冰川。由于水分由海洋向冰蓋區(qū)轉(zhuǎn)移，大陸冰蓋不斷擴(kuò)大增厚，引起海平面大幅度下降。所以，冰期盛行時(shí)的氣候表現(xiàn)為干冷。冰蓋的存在和海陸形勢(shì)變化，氣候帶也相應(yīng)移動(dòng)，大氣環(huán)流和洋流都發(fā)生變化，這均直接影響動(dòng)植物生長(zhǎng)、演化和分布。

關(guān)于氣候變遷的原因或冰期的成因問題，在科學(xué)界至今還是一個(gè)“謎”。

目前，科學(xué)家們提出了冰期成因的七種假說：

1.由太陽(yáng)系在宇宙間所處的位置變化引起。

當(dāng)太陽(yáng)系隨同銀河系的自轉(zhuǎn)通過宇宙間寒冷區(qū)域時(shí)，或轉(zhuǎn)到宇宙塵微粒子稠密區(qū)域時(shí)，部分太陽(yáng)輻射被宇宙塵埃吸收，地球得到的太陽(yáng)輻射減少，溫暖降低，地球出現(xiàn)冰期。

2.地球公轉(zhuǎn)軌道的偏心率每93000年就會(huì)發(fā)生一次變化，造成地日距離加大，或地球受木星的吸引，地球公轉(zhuǎn)軌道變圓（大約每10萬(wàn)年一次），地日距離變遠(yuǎn)，地球溫暖降低，形成冰期。

3.地球轉(zhuǎn)速的變更，造成地殼運(yùn)動(dòng)，兩極大氣的變化，如地球轉(zhuǎn)速加快時(shí)，兩極寒冷的大氣涌向赤道，氣候變冷。

4.強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)，使火山活動(dòng)頻繁，火山噴發(fā)出大量碎屑，遮天蔽日，減弱了太陽(yáng)輻射熱。強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)還會(huì)造成大陸上升，大量新巖石暴露于空氣中，巖石風(fēng)化使大氣中保護(hù)地球熱量不致散發(fā)的二氧化碳含量降低，造成氣溫下降、冰川活動(dòng)，產(chǎn)生冰期。

5.大陸飄移使各大陸相對(duì)兩極的位置在不同時(shí)期發(fā)生不同的變化。在移近兩極時(shí)氣候寒冷，出現(xiàn)冰期，如石炭——二疊紀(jì)冰期，非洲、澳洲、南美洲、南極洲以及印度原是一個(gè)完整的古大陸，而非洲就是當(dāng)時(shí)的南極，北極在太平洋中。所以那時(shí)南半球的古大陸都有冰川行動(dòng)。

6.地球南北磁極互相倒轉(zhuǎn)的過渡時(shí)期，地磁場(chǎng)相當(dāng)微弱，大氣層中彌漫著帶電子粒子和宇宙塵，陽(yáng)光被遮擋，氣溫下降，雨和雪斷斷續(xù)續(xù)，一下就是數(shù)百年，冰期到來。

7.寒冷的北冰洋的海水通過海峽與溫暖的太平洋、大西洋交流時(shí)，潮濕的氣候使北冰洋上空大雪彌漫，結(jié)成冰蓋，將大部分的太陽(yáng)輻射反射掉，致使氣候變寒，冰期出現(xiàn)。

到底哪種假說更切合實(shí)際？是否還有什么其他原因？下一次大冰期何時(shí)將至？都有待人類繼續(xù)探討。

五、缺氧事件

眾所周知，氧氣是給予生命、維持生命的重要要素，可想而知在生物繁盛的地球，氧氣量驟降會(huì)造成怎樣的災(zāi)難。

地史中，大規(guī)模的缺氧事件沉積主要發(fā)育寒武紀(jì)初期（約500Ma）、奧陶紀(jì)-志留紀(jì)之交（約440Ma）、晚泥盆世（約360Ma）、晚石炭世-早二疊世（約300Ma）、二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交（約250Ma）和三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交（約200Ma）。

除寒武紀(jì)初期和晚石炭世-早二疊世的缺氧事件外，其他四次分別與上述的四次生物集群滅絕的時(shí)間大體吻合。

造成海洋缺氧，可能是受氣候條件、大洋環(huán)流、海面升降和大陸位置等多種因素的共同影響。例如，有人認(rèn)為，氣候溫暖時(shí)期，大洋經(jīng)向溫差變小，世界洋流停滯，形成滯水期，使得大洋缺氧層增厚。大陸缺氧的最直接因素可能就是二氧化碳濃度的升高。

過去40萬(wàn)年，二氧化碳在大氣中的濃度約為180至280ppm(表示每百萬(wàn)個(gè)空氣分子中二氧化碳分子的數(shù)量)，但從工業(yè)革命后，二氧化碳濃度不斷上升，到2004年已達(dá)到前所未有的379ppm。這個(gè)濃度已經(jīng)是侏羅紀(jì)時(shí)期發(fā)生嚴(yán)重溫室效應(yīng)時(shí)二氧化碳濃度的四分之一。

專家表示，人類如果再任由二氧化碳的濃度如此增長(zhǎng)下去，100年以后，或者是更短的時(shí)間內(nèi)，很可能發(fā)生像侏羅紀(jì)時(shí)期同樣程度的溫室效應(yīng)。屆時(shí)，兩極冰蓋融化，陸地減少，氣溫大幅上升，大量生物滅絕。安東尼·科恩說，“雖然這種情形是極端的氣候事件，但并不排除其發(fā)生的可能性。問題的關(guān)鍵在于我們?nèi)祟悓?duì)控制二氧化碳排放的力度。”

六、天外來客

地球的成長(zhǎng)歷程并不是一帆風(fēng)順的，除了自身的板塊活動(dòng)、巖漿活動(dòng)、缺氧時(shí)間、全球變冷等等，還時(shí)不時(shí)受到外界的影響——小行星的撞擊。按照科學(xué)家公布的模型，早期的地球看上去就好像射擊場(chǎng)的靶子，在40億－45億年之前，地球的表面曾經(jīng)反復(fù)受到來自小行星的撞擊。

（圖片來自：newguideline.com）

在過去三十年里，科學(xué)家們一直爭(zhēng)辯著究竟是何種因素導(dǎo)致6500萬(wàn)年前恐龍滅絕，氣候變化、火山活躍或者是一顆小行星碰撞。

研究人員現(xiàn)已證實(shí)恐龍滅絕與10公里長(zhǎng)小行星碰撞地球是同一時(shí)間，最新災(zāi)難預(yù)測(cè)模型表明小行星碰撞將發(fā)送汽化巖石微粒進(jìn)入地球大氣層，使天空變成紅色，溫度高達(dá)1500攝氏度。

環(huán)境科學(xué)研究合作協(xié)會(huì)(CIRES)研究員道格拉斯·羅伯森說：“很可能紅外線熱量相當(dāng)于整個(gè)地球范圍內(nèi)每6.4公里半徑內(nèi)爆炸1兆噸氫彈，相當(dāng)于80顆原子彈的爆炸力?！?/p>

（圖片來自：new.qq.com）

我們所生活的地球，在漫長(zhǎng)的發(fā)展演化中經(jīng)歷過眾多的重大事件，正是因?yàn)榻?jīng)受住了板塊移動(dòng)、火山噴發(fā)、全球變冷、生物滅絕、小行星撞擊，如今的地球才會(huì)展現(xiàn)出壯麗的河山、多彩的生命，所以我們不必為曾經(jīng)地球的多災(zāi)多難而扼腕嘆息，但是我們一定要時(shí)刻警醒自己，不要因?yàn)槿祟愖约旱陌l(fā)展而給地球帶來下一個(gè)災(zāi)難。從今天起讓我們愛護(hù)地球這個(gè)共同的美麗家園！