地球的诞生 150亿年前,一个超高密度(火柴盒大小的物质可重达2.5亿吨)和超高温(约1000亿度)的超新星发生爆炸,质子、中子、电子等粒子随着热浪向外四射。与此同时,爆炸的新星体比光速还快地膨胀,这就是宇宙大爆炸。时间和物质就从这一刻开始。 & L8 D& U# N c$ x; B
在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等,地球就是在这一宇宙演变中诞生。地球科学的研究成果告诉我们,我们赖以生存的地球已有46亿年的历史。
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地球从哪里来,即地球如何诞生,这真是个复杂的问题。长期以来,人类孜孜不倦的探索,寻求它的答案,提出了许多关于地球和太阳系起源的假说。尤其是近几百年来,人们不断地为各种假说寻找证据。人类探索地球形成的奥秘远没有止境,随着科学技术的发展,人们对地球起源的认识将会不断提升,揭开地球起源之谜。
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地球形成初期,小行星以每秒10公里的惊人速度撞击地球,导致地球物质大规模融化,形成灼热的岩浆海。随着地表和大气逐渐冷却,岩浆海表层凝固形成原始地壳。科学家发现的最古老岩石形成于38亿年前。大气中的水蒸气冷凝成倾盆大雨,无休止的大雨形成地球上最原始的海洋。最初的陆地连在一起,被海水包围。早期地球的自转比现在快很多,18亿年前地球的每昼夜只有9小时,一年有800多天。距今6亿年前,每昼夜延长到20小时,地球公转一圈为440天。6500万年前恐龙灭绝的时期,一年有376天,现在一年是365天。地球经历了如此漫长的发展历史,地球上的生物也经历了一个漫长、复杂、多变的发展过程。 & B4 P6 C+ |5 H& K4 ^3 `3 _
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地球原始生命的诞生 5 O0 a% |( Q! U7 r# [. Q
地球上最早的生命到底是从哪里来的呢?科学家为了揭示地球生命的起源进行了不懈的努力。伴随着自然科学的进步,直到20世纪,对这个问题的探讨才逐渐有了比较清晰的脉络。 原始大气是产生生命的最初原料。在太阳的紫外线、放射线、火山活动、陨石冲击、雷电等自然能源的长期作用下,大气中的甲烷、氨、二氧化碳、氢、水等生成了氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖等有机小分子。这些有机小分子是形成原始生命的基本粒子。经过长时间的演变,产生了生物大分子蛋白质和核酸。然后随着地球上自然条件的演变,生物大分子进一步演变成能进行自我复制、可以新陈代谢的原始生命。
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1953年,美国芝加哥大学研究生米勒(S.Miller)在导师尤利(H.C.Urey)的指导下,完成了一个震惊世界的实验。他把地球原始大气的主要成分甲烷、氨气、氢气和水蒸气按比例注入一个密闭装置,以加热、放电模拟原始地球的环境条件,通过连续一周的循环处理,发现生成了多种氨基酸(如甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸)、有机酸(如乙酸、乳酸)以及尿素等生命物质。
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这是生命起源研究的一次重大突破。人们通过实验证实地球生命起源的一个假说:在早期地球环境中,原始大气中的无机物可以形成有机物,有机物可以发展为生物大分子。 图: 米勒的实验 |