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探寻地球起源之路——早期的地球什么样?

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0 0 2017-11-14 17:38:49
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地球起源,地球物理学的基本课题之一,它探讨地球的形成,即在什么时候,由什么物质,以什么方式,经历什么过程才形成的。

地球是太阳系的一员,它的起源和太阳系的起源基本是一个问题。由于人类定居在地球上,对它的了解比对其他星体的了解要详细得多,因此研究地球起源问题,资料也最丰富。研究地球的起源不仅由于它的哲学意义,也由于地学中许多重要现象的根本原因都要到地球的形成过程中去寻求答案。例如:地球内部的构造和能源分布,地震的成因,等等。

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地球的起源自古以来一直是人们关心的问题。在古代,人们就曾探讨过包括地球在内的天体万物的形成问题,关于创世的各种神话也广为流传。自1543年,波兰天文学家哥白尼提出了日心说之后,天体演化的讨论才开始步入科学范畴,逐渐形成了诸如星云说,遭遇说等学说。但事实上,任何关于地球起源的假说都有待证明。

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地球形成于几十亿年以前,初期的痕迹在地面上已很难找到了,以后的历史面貌也极为残缺不全。若想从地球面貌往前一步一步地推出它的原始情况,困难极大。任何地球起源的假说都包含有待证明的假设。正由于此,不同的假说常常分歧很大。200多年来,地球起源的假说曾提出过几十种。到了人造卫星时代,可直接探测的领域已扩展到行星际空间。这个问题的探索也进入到一个新的活跃阶段。

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地球形成时基本上是各种石质物的混合物,如果积聚过程持续上千万到上亿年,则短寿命放射性元素的衰变和固体颗粒动能的影响都不大。初始地球的平均温度估计不超过1000℃,所以全部处于固态。形成后,由于长寿命放射性物质的衰变和引力位能的释放,内部慢慢增温,以致原始地球所含的铁元素转化成液态,某些铁的氧化物也将还原。液态铁由于密度大而流向地心,形成地核(这个过程何时开始,现 在已否结束,意见颇有分歧)。由于重的物质向地心集中,释放的位能可使地球的温度升高约2000℃。这就促进了化学分异过程,由地幔中分出地壳。地壳岩石受到大气和水的风化和侵蚀,产生了沉积和沉积岩,后者受到地下排出的气体和溶液,以及温、压的作用发生了变质而形成了变质岩。这些岩石继续受到以上各种作用,可能经受过多次轮回的熔化和固结,先形成一个大陆的核心,以后增长成为大陆。原始地球不可能保持大气和海洋,它们都是次生的。海洋是地球内部增温和分异的结果,但大气形成的过程要更复杂。原生的大气可能是还原性的。当绿色植物出现后,它们利用太阳辐射使水气(H2O)和CO2发生光合作用,产生了有机物和自由氧。当氧的产生多于消耗时,自由氧才慢慢积累起来,在漫长的地质年代中,便形成了主要由氮和氧所组成的大气。

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地球物理学的基本课题之一,它探讨地球的形成,即在什么时候,由什么物质,以什么方式,经历什么过程才形成的。地球是太阳系的一员,它的起源和太阳系的起源基本是一个问题。不过由于人类定居在地球上,对它的了解比对其他星体的了解要详细得多,因此研究地球起源问题,资料也最丰富。研究地球的起源不仅由于它的哲学意义,也由于地学中许多重要现象的根本原因都要到地球的形成过程中去寻求答案。


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