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地球的起源与演化地球是宇宙中唯一已知存在生命的行星,它的起源和演化过程是一项备受关注的科学研究。
地球的起源可以追溯到约46亿年前的太阳系形成时期。
而地球的演化则是一个持续的过程,涉及到地球的物质组成、大气层、水体、生命的出现等多个方面。
本文将从地球的起源和演化的角度,介绍地球是如何形成并发展至今的。
地球的起源始于太阳系的形成过程。
根据普遍的理论,太阳系形成于一个巨大的分子云坍缩过程中。
在这个过程中,分子云内的物质开始向中心聚集形成了太阳,而围绕太阳的剩余物质则形成了行星。
地球形成于这个过程中,最初是一个由尘埃、气体和岩石组成的原始团块,称为原行星团。
原行星团逐渐通过重力聚集,形成了地球的雏形。
地球的成长是一个漫长的过程。
在地球形成初期,地球表面炙热,并且没有氧气和水。
通过凝结,地球逐渐形成了固体的岩石地壳和金属的地核。
同时,地球逐渐吸积了大量的气体,形成了如今我们所知的大气层。
与此同时,地球的内部也经历了一系列的变化,包括地壳板块的演变、构造运动等。
地球上的水体是地球演化的重要标志之一。
科学家普遍认同的理论是,地球上的水体是由陨石带来的。
陨石的撞击给地球带来了大量的水,而这些水逐渐积聚形成了海洋。
海洋中的水温度和盐度的变化,在一定程度上影响了地球上的气候与生态环境。
此外,地球上的冰川和河流也是地球演化过程中水体变化的产物。
地球上的生命的起源是地球演化过程中最复杂的问题之一。
科学家们认为,生命可能起源于地球的海洋中,最早的生命形式是单细胞生物。
通过长时间的进化,地球上出现了更多更复杂的生命形式,包括多细胞生物和各种种类的植物、动物。
这些生命形式的出现和演化,不仅改变了地球的生态系统,也推动了地球的演化过程。
总结一下,地球的起源与演化是一个复杂而持久的过程。
从分子云坍缩到太阳系形成,再到地球的初步成长,地球的形成阶段是漫长而艰苦的。
而地球的演化阶段,则涉及到地球内部的变化、大气层的形成、水体的积聚,以及生命的起源和演化等多个方面。
地球起源与成长史(高清)上下集地球的形成对地球起源和演化的问题进行系统的科学研究始于十八世纪中叶,至今已经提出过多种学说。
一般认为地球作为一个行星,起源于46亿年以前的原始太阳星云。
地球和其他行星一样,经历了吸积、碰撞这样一些共同的物理演化过程。
形成原始地球的物质主要是星云盘的原始物质,其组成主要是氢和氦,它们约占总质量的98%。
此外,还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。
在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球,并演化为今天的地球。
水星、金星和火星与地球一样,由于距离太阳较近,可能有类似的形成方式,它们保留了较多的重物质;而木星、土星等外行星,由于离太阳较远,至今还保留着较多的轻物质。
关于形成原始地球的方式,尽管还存在很大的推测性,但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致,即在上述星云盘形成之后,由于引力的作用和引力的不稳定性,星云盘内的物质,包括尘埃层,因碰撞吸积,形成许多原小行星或称为星子,又经过逐渐演化,聚成行星,地球亦就在其中诞生了。
根据估计,地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年,离太阳较近的行星(类地行星),形成时间较短,离太阳越远的行星,形成时间越长,甚至可达数亿年。
形成初期的化学性变化至于原始的地球到底是高温的还是低温的,科学家们也有不同的说法。
从古老的地球起源学说出发,大多数人曾相信地球起初是一个熔融体,经过几十亿年的地质演化历程,至今地球仍保持着它的热量。
现代研究的结果比较倾向地球低温起源的学说。
地球的早期状态究竟是高温的还是低温的,目前还存在着争论。
然而无论是高温起源说还是低温起源说,地球总体上经历了一个由热变冷的阶段,由于地球内部又含有热源,因此这种变冷过程是极其缓慢的,地球仍处于继续变冷的过程中。
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、放射性衰变致热和原始地球的重力收缩,才使地球的温度逐渐升高,最后成为粘稠的熔融状态。
地球历史演化过程第一章:地球的起源与演化地球是我们人类的家园,它经历了数十亿年的演化过程。
据科学家的研究,地球的起源可以追溯到约46亿年前。
当时,太阳系中的一颗星云经历了引力塌缩,形成了太阳。
而在太阳的周围,围绕着尘埃和气体云团形成了行星原始盘,其中包括了地球的原型。
随着时间的推移,行星原始盘中的尘埃和气体逐渐聚集形成了地球。
初始的地球表面炽热,充满了火山活动和陨石撞击。
然而,随着时间的推移,地球逐渐冷却,形成了地球的外部壳,并有了大气层。
第二章:地球的大气层演化地球的大气层经历了漫长的演化过程。
最初,地球的大气层主要由氨、甲烷和水蒸气组成,这种大气层被称为原始大气层。
然而,随着地球的冷却和一系列化学反应的发生,大气层中的氨和甲烷逐渐减少,取而代之的是氮气和二氧化碳。
这种演化过程促使了地球上的生命的形成。
第三章:地球的生命起源地球上最早的生命形式可以追溯到约38亿年前。
在那个时候,地球上的海洋中出现了最早的原核生物。
这些原核生物是单细胞的微生物,它们依靠化学反应产生能量生存下来。
随着时间的推移,原核生物逐渐演化为真核生物,形成了更复杂的生物体。
第四章:地球上的生物多样性随着地球上生命的演化,生物的多样性也逐渐增加。
地球上出现了各种各样的生物,包括植物、动物和微生物。
这些生物在不同的环境中适应生存,形成了各种不同的生态系统。
第五章:地球的地质演化除了生命的演化,地球的地质也经历了漫长的演化过程。
地球的地壳不断发生变动,形成了山脉、平原和海洋。
地球上的板块运动导致了地震和火山的活动,塑造了地球的地貌。
第六章:人类的出现地球上出现了智人,也就是我们人类的祖先。
根据化石和基因研究,科学家认为人类的起源可以追溯到大约200万年前。
人类具有智慧和创造力,不断发展和进化。
第七章:人类对地球的影响随着人类的发展,我们对地球的影响也越来越大。
人类的活动导致了环境污染、气候变化和生物灭绝。
为了保护地球,我们需要采取行动,减少对自然环境的破坏。
地球演化的历程简述一、地球的形成和初期演化地球的形成约在46亿年前,当时的地球是一个炽热的火球。
随着时间的推移,地球逐渐冷却并形成了地壳、大气和海洋。
最早的大气主要由水蒸气和一些稀薄的气体组成,没有氧气。
二、生命的起源和早期演化大约在37亿年前,地球上出现了最早的生命形式。
这些生命形式是简单的微生物,主要为原核生物和古菌。
它们能够在没有氧气的环境中进行繁殖和生存。
随着时间的推移,这些微生物逐渐演化出了更加复杂的形式,并开始进行光合作用,释放出氧气。
三、陆地的形成和生物多样性的增加约在17亿年前,地球上开始出现陆地。
陆地的形成为生物提供了更多的生存空间,并促进了生物多样性的增加。
陆地上的植物和动物逐渐演化出了各种各样的形态,并形成了复杂的生态系统。
四、大规模灭绝和新物种的出现地球的历史上发生过多次大规模的灭绝事件,其中最著名的是白垩纪末的恐龙灭绝事件。
这些灭绝事件导致了许多物种的灭绝,但也为新物种的出现创造了机会。
恐龙灭绝后,哺乳动物迅速发展,并最终成为地球上的主要动物群。
五、人类的出现和文明的兴起约在250万年前,人类的祖先出现在非洲大陆。
随着智力的发展,人类逐渐掌握了使用工具、制作火种等技术,并开始迁徙到其他大陆。
约在1万年前,人类开始进行农业生产,文明逐渐兴起。
六、现代科学和技术的发展随着科学和技术的不断进步,人类对地球演化的了解也越来越深入。
现代科学家通过研究化石、地质记录和遗传信息等手段,揭示了地球演化的历史和机制。
人类还利用科技手段改变了地球的面貌,导致了环境问题的出现。
七、保护地球的重要性地球是人类赖以生存的家园,但人类的活动却对地球造成了严重的影响。
气候变化、生物灭绝、资源枯竭等问题日益严重,给人类的未来带来了巨大的挑战。
因此,保护地球已成为全人类的共同责任。
总结:地球的演化是一个复杂而精彩的过程。
从地球的形成到生命的起源和演化,再到人类的出现和科技的发展,每一个阶段都为地球带来了新的变化和挑战。
关于地球地球是我们生活的家园,它是宇宙中唯一已知存在生命的行星。
作为地球的居民,我们应该了解地球的重要性和我们对地球的责任。
本文将探讨地球的起源、结构、环境问题以及保护地球的措施。
一、地球的起源和结构地球诞生于约46亿年前的太阳系形成之后。
据学者们的研究,地球的起源可以追溯到一个巨大的星云中。
在数百万年的演化过程中,星云逐渐缩小并形成一颗恒星——太阳。
在太阳形成的同时,异质的星云降落在太阳的周围,逐渐凝聚形成了地球。
地球的发展演化历经了数十亿年,形成了我们所见到的现在的地球。
地球的结构可分为三个主要部分:地核、地幔和地壳。
地核是地球内部最内层,主要由铁和镍组成,温度较高。
地幔是地球的中层,其温度和压力高于地壳而低于地核。
地壳是大气圈、水圈和陆地的外部包裹,它是我们生活的环境。
二、地球面临的环境问题然而,由于人类活动的不可持续性,地球正面临许多环境问题。
其中最严重的是气候变化、生物多样性丧失和环境污染。
气候变化是由人类对环境的过度利用和化石燃料的燃烧所导致的。
大量释放的温室气体导致地球温度上升,引发极端天气事件,如干旱、洪水和暴风雨。
这对人类和其他生物群体的生存和繁荣构成严重威胁。
生物多样性丧失是指由于人类的活动,包括森林砍伐、土地开垦和过度捕捞等,导致物种数量急剧减少的问题。
这不仅影响了生物物种的存在,还破坏了整个生态系统的平衡。
环境污染也是地球面临的重要问题。
工业活动和农业化学物质的使用导致大气、水体和土壤的污染。
这种污染对人类健康和生态系统造成了巨大威胁。
三、保护地球的措施为了保护地球,我们必须采取积极的行动。
以下是一些保护地球的措施:1. 减少温室气体排放:通过减少化石燃料的使用,转向可再生能源,并提高能源效率,以减少对地球的负面影响。
2. 保护生物多样性:设立自然保护区和采取可持续的农业和渔业实践,以保护和促进物种多样性的恢复。
3. 减少污染:采取严格的环境监管措施,减少工业和农业活动的污染物排放。
3 地球的起源与演化3.1 地球的起源和圈层分异地球起源问题自18世纪中叶以来同样存在多种学说。
目前较流行的看法是,大约在46亿年前,从太阳星云中开始分化出原始地球,温度较低,轻重元素浑然一体,并无分层结构。
原始地球一旦形成,有利于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大,同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。
当原始地球内部物质增温达到熔融状态时,比重大的亲铁元素加速向地心下沉,成为铁镍地核,比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳,更轻的液态和气态成分,通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和大气圈。
从此,行星地球开始了不同圈层之间相互作用,以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。
正是由于地球形成以来经历过复杂的改造和变动,原始地球刚形成时的物质记录已经破坏殆尽。
我们是怎样推测它已经有46亿年寿命的?这需要从地球自身的最老物质记录、太阳系内原始物质年龄和相邻月球演化史几方面来探讨。
3.2 地球的年龄地球上已知最老的岩石(石英岩,一种由石英颗粒组成的沉积岩,后来遭受过温度、压力条件变化)出露于澳大利亚西南部,根据其中所含矿物(锆石)的形成年龄测定,证明已有41~42亿年历史。
根据地质学研究,这种岩石和矿物只能来自地壳的硅铝质部分(见第四章1),而且必须经过地表水流的搬运、筛选和沉积。
所以我们可以据此作出推论,地球的圈层分异在距今42亿年前已经完成。
地质学领域较精确的测定年龄方法,主要根据放射性同位素的衰(蜕)变原理:放射性元素的原子不稳定,必然衰变为它种原子(如238U衰变为206Pb等),而且衰变速率不受外界温压条件变化影响(如238U经过45亿年后其一半原子数衰变为206Pb,故称为半衰期)。
我们只需在岩石中测出蜕变前后元素的含量,就可以获得母体岩石形成的年龄。
不同放射性元素半衰期的长短有很大差异,其测年的精度也存在重要区别(表2-2)。
因此,要根据研究对象实际情况选择测试物质,采用合适的方法。
例如,时代很新的湖南长沙马王堆考古发掘中,西汉初期(约200BC)的棺木保存完好,可以用14C法测得木材的绝对年龄数值与古墓内的文史资料相当符合。
至于地球漫长演化史中保存的物质记录(岩石和矿物),只能采用238U-206Pb、87Rb -87Sr等方法,精度误差允许达到几个百万年。
实际操作中包含复杂的技术因素,如测试手段的误差,测年方法使用条件的偏离,野外采样不当(标本已受风化影响,不够新鲜),地质关系观察错误等。
这种方法已发展为地质学中一门独立的分支学科——同位素年代学。
太阳系内的流星、陨石和宇宙尘是太阳星云原始物质的残留部分。
陨石在堕落地面前未经重大的改造和破坏,是直接研究太阳系早期历史的极好材料。
陨石的物质成分虽有铁质、石质区分,但已知的形成年龄都在46×108年左右,可代表太阳系早期的年龄。
月球上的岩石(月岩)经过20世纪70年代人类登月考察,已经测得最老的月岩年龄为46×108年,在41×108年前月球内部发生过一次较大规模的增温熔融作用。
月球表面的大量环形山(crater,希腊文原意是碗,指碗状凹陷地形)以往存在火山口和陨击坑的长期争论,70年代后已经公认绝大部分是小星体撞击形成的阻击坑(图2-10)。
这些陨击坑的形成高峰期是在距今41×108~39×108年前,证明月球当时遭受到大量陨星(星子)的撞击。
39×108~31×108年前月球表面发生过大规模的火山喷发,喷出的暗色火山岩(玄武岩)充填了大规模环形构造,被称为月海。
其余隆起的浅色部分上面密布陨击坑,称为月陆。
31×108年以后,月球内部的演化已处于“停滞”状态,太阳风的长期作用(500×106~200×106年,以下简称Ma)形成了厚度不等的月壤。
同时地外陨击作用频率显著降低,但形成时代较晚的陨击坑,如哥白尼坑(850Ma前)和第谷坑(109±4Ma前),保存的环形山轮廓和向外展布的辐射纹十分清晰。
所以月球表面的环形山可以依据其轮廓清晰程度判别年龄的相对新老。
根据上述多方面资料相互印证,地球具有46×108年年龄的结论已经得到公认。
3.3 地球上的生命起源(1)生命的本质生命起源历来与宇宙成因、物质结构共同成为自然科学三大基础理论问题之一。
有史以来人们一直在孜孜不倦地进行探讨,迄今并未终了。
到底什么是生命?不同人有各种理解。
信奉宗教者笃信“神的创造”和“灵魂”的存在,机械论者将生命现象与非生命现象视作完全等同,都不可能真正了解生命的本质。
人类历史上第一个从辨证唯物主义观点揭示生命本质属性的是德国的恩格斯(F.Engels,1878),他在《反杜林论》中指出:“生命是蛋白体的存在方式,这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新”。
简而言之,生命的基本特征就在于蛋白体(目前的理解为类似于原生质的核酸-蛋白质体系)具有的新陈代谢能力。
这种能力是任何非生命不具备的,所以生命是物质运动的最高形式。
生命(生物)与非生命(非生物界)之间并不存在不可跨越的鸿沟,构成生物体的50多种元素在非生物界里同样存在,说明两者有着共同的物质基础。
生物是非生物演化到特定阶段的产物。
(2)生命起源的机制20世纪60年代以来射电望远镜搜索宇宙空间的结果,已经发现星际空间存在大量有机分子,至80年代初已累计达到55种,其中最重要的有15种(表2-3)。
星际有机分子的存在说明,构成生命物质基础的有机物可在宇宙空间的自然过程中产生,并分布于银河系、河外星系的星球上和星际空间。
但从无生命的简单有机物小分子(氨基酸、核苷酸、单糖等)→复杂有机物大分子(类蛋白质、核酸、甘氨酸等)→许多大分子聚集而形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系(呈现初步的新陈代谢生命现象),需要经过由化学演化—生命演化的连续序列和重大飞跃。
在已知宇宙空间或存在热核反应的恒星条件下,是不可能实现的。
因此,地球上的生命起源应当从地球早期地表环境,以及物质系统自身的演化过程中去寻找原因。
地球完成初始圈层分异后,随着地表温度下降到300℃±,地球表层已经存在原始地壳(硅镁质玄武岩为主)、原始水圈(呈强酸性)和原始火山气圈(以大量水蒸汽、H 2、CO 、NH 3、CH 4H 2S 等为主,属于还原环境)。
英国人米勒(S .L .Miller ,1953)通过玻璃容器中上述混合气体的放电实验,获得了氨基酸等简单有机物。
原始地球表面在紫外线、电离辐射和雷电作用下也可完全可以形成,已经不再有人怀疑。
这些有机物汇聚到原始海洋之中,有人比喻为“生命培养汤”。
在经过地壳环境的热聚合等作用促进下,逐渐由氨基酸→类蛋白质→蛋白质,这个过程始终具有化学开放系统特征,能与周围环境不断发生物质-能量交换;在此系统内部,随着化学反应速度提高,其有序性和方向性也相应加强,终于出现真正蛋白质合成,完成了向原始生命进化的飞跃(图2-11)。
有生命的原生质是一种非细胞的生命物质,进一步的演化是形成具有保护功能的外膜,成为具有更完备生命特征的细胞,从而进入了地球历史中生物界和非生物界共同发展的新时代。
(3)生命出现的时间地球上最古老生命的记录(化石),已在南非巴布顿地区和澳胶体在海洋中大利亚西部的燧石(一种与海底热液喷发有关的SiO2沉淀形成的岩石)层中发现,主要是球状和棒状的单细胞细菌化石(图2-12)。
由于燧石的同位素年龄测定前者为38×108年,后者为35×108年,可推论当时地球上的单细胞生物已经出现(地质学上称为太古宙早期)。
在此发现之前有人从地球化学角度依据12C、13C 碳同位素比率(仅13C与生命物质有关),也推论地球上生命过程开始于38×108年前。
上述两个渠道所获结论一致,比较可信。
3.4 生物圈的形成和发展地球上自出现原始生命至现在丰富多彩的生物圈大千世界,无论在生物门类、属种数量、生态类型和空间分布等方面都经历了巨大的变化。
因此生物圈的形成和发展也经历了漫长和复杂的历史。
(1)厌氧异养原核生物阶段38×108年前出现的原始生物,根据当时的大气圈、水圈和岩石圈物理、化学条件,推测应属还原条件的厌氧异养原核生物类型,即还没有细胞核膜分异,不能自己制造食物,主要靠分解原始海洋中丰富的有机质和硫化物以获得能量,并营造自身(或称化能自养)。
现代洋底热泉喷口附近发现在200~300℃热水中就存在这类极端环境下生存的嗜热微生物,可以进行类比。
太阳系类地行星上(含木卫二等大型卫星)如果存在生命,最可能也属于此类型。
这种生物受到地表特殊环境空间分布的局限,不可能覆盖全球。
因此,不等于地球生物圈已经形成。
(2)厌氧自养生物出现和生物圈初步形成海洋中特殊部位有机物和硫化物的生产量是有限的,异养生物繁殖到一定程度就会面临“食物危机”。
环境压力促进了生命物质的变异潜能,从而演化出厌氧自养原核生物新类型。
尤其是能进行光合作用的蓝细菌,可以还原CO2产生O2合成有机化合物;在生态方式上也转变为浮游于海洋表层,从而可以扩散到全球海洋和陆地边缘浅水带,标志着地球生物圈的初步形成。
从地球上已发现的化石证据来看,加拿大苏必利尔湖北岸距今20×108年前(地质学上称为元古宙早期)的燧石层中出现8属12种菌藻类微生物化石,就是本阶段的典型代表(图2-13)。
生物属种数量虽有增加,但分类上仍属原始的单细胞原核生物。
海生藻类的光合作用引起大气游离氧的增加,使还原大气圈演变为氧化大气圈,显示了地球不同圈层演化之间存在密切的联系和制约关系。
20世纪70年代英国地球物理学家洛维洛克(J.E.Lovelock)重新强调了生物对地球环境的影响和控制作用,并借用古希腊神话中大地女神盖雅的名字,提出了盖雅假说(Gaia hypothesis)。
该假说认为:根据天体物理学研究证明,自地球形成以来的46×108年中太阳辐射强度增加了约30%(其中5%增加于显生宙期间)。
理论上说,太阳辐射强度±10%就足以引起全球海洋蒸发干涸或全部冻结成冰。
但地质历史记录却证明,地球上尽管发生过大冰期和暖热期交替变化,地表的平均温度变化仅在10℃上下。
上述事实表明地球上存在某种内部自动平衡(homeostasis),其中生物界起了关键性的积极作用。
(3)真核生物出现和动物界爆发演化随着大气中氧含量逐渐增加,喜氧生物开始代替了厌氧生物的主体地位(后者继续生存于海底局部还原环境)。
由于有氧呼吸捕获能量的效率高出无氧呼吸约19倍,明显提高了新陈代谢速度,导致了细胞核与细胞质分化的真核生物新类型出现。
真核生物出现了有性生殖、多细胞体型待征,并开始了动、植物的分异。