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本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲，传播科学知识、科学方法，弘扬科学精神、科学文化，促使公众全面、正确理解科学。
地球是全人类赖以生存的唯一家园。地球上的生命从无到有，从简单的原核单细胞生物到复杂的真核多细胞生物，经历了一个漫长的进化过程。你知道地球是怎么形成的吗？为何通过一块石头就能折射出地球的历史？本期首都科学讲堂邀请中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员翟明国，带我们一起探秘地球的起源。主讲嘉宾：翟明国中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员▲穿越“石”空，探秘地球起源（上）▲穿越“石”空，探秘地球起源（下）穿越“石”空看地球近些年来，地球科学及相关问题可以说是“网红”，比如《侏罗纪公园》讲恐龙的灭绝与再现，《流浪地球》讲人类向宇宙的逃亡。人们见面时常常会问：你是谁？多大了？你从哪里来？要到哪里去？还有一个咱们中国人比较忌讳的问题：你将归往何处？对地球来说，同样存在这些问题。有关地球的结构在中国的创世传说里有很多说法，比如夸父追日、女娲补天、共工头触不周山等。这些传说中的地球都是石头，所以说“寰寰宇宙，一个石字了得”。地球就是石头地球，学名叫做硅酸盐地球。地球是类地行星的一员，所以类地行星都代表的是石头的星球。▲夸父追日（供图：翟明国）古人曾认为天圆地方，最早发现地球是球体的是古希腊的地理学家埃拉托色尼，他根据太阳的影子在不同时段长短不一样，在不同地方影子不一样，通过计算发现地球可能是圆的。真正证实地球是圆的是葡萄牙航海家麦哲伦，他领着船队经过了几年时间绕行地球，他的环球航行证实地球是圆的。▲古希腊地理学家埃拉托色尼（左）和葡萄牙航海家麦哲伦（右）（供图：翟明国）现在人们有了很多高科技，可以更方便看到地球的样子了。我们从月球上看到的地球就是个蓝色的星球，宇航员发来的视频上讲，我们看到的地球是一个漂亮的蓝色星球。▲从月球上看到的地球就是个蓝色的星球（供图：翟明国）地球从诞生到现在是46亿年。在这期间，它经历了惊天动地、翻天覆地或者说造天造地的变化。了解地球，特别是大陆的形成演化是自然科学的核心和王冠，这是一个非常深奥的知识。地球本身是有圈层的球体，所以我们说地球是圆的。它的结构如下图，由地心至地表依次为地核、地幔和地壳。圈层之间并不是静止、僵死的，而是相互运动、有物质和能量交换、有生命的。地球内部有岩浆，可以由火山喷出。什么地方火山爆发了，就说明圈层之间在运动。▲地球的圈层（供图：翟明国）打个形象的比方，鸡蛋也有“圈层”：内部是蛋黄和蛋白，外面是蛋壳。鸡蛋的圈层也不是僵死的：鸡蛋核可以慢慢孕育出新生命，从蛋白里吸取营养，最后孵出小鸡。万物的基本形态就是有圈层的球体。我们站立在地球表面，因此我们最应该了解的是地壳。这个地壳有多厚呢？它的平均厚度约17公里，其中大陆地壳厚度较大，平均约为35公里。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70公里。大陆地壳又可以分为下地壳和上地壳，下层是玄武质的，是基性的，二氧化硅含量比较低；上层是花岗质的，呈酸性，二氧化硅含量高。▲地壳结构示意图（供图：翟明国）大陆地壳是由岩石组成的。岩石有三类，一类叫水成岩，也叫沉积岩，还有火成岩和变质岩，其中火成岩包括火山岩和侵入岩。变质岩是指受到地球内部力量（温度、压力等）改造而形成的新型岩石。水成岩、火成岩和变质岩都可以再经过变质，从地壳浅层“跑”到深处，10公里以下、20公里以下、30公里以下、40公里以下，再次发生变化，不再是原来的结构，而是成为另一种矿物。变质岩记录了地球表层岩石所发生的翻天覆地的变化。▲地壳岩石的分类（供图：翟明国）岩石又是由矿物组成的。矿物有不同的色彩、结构和硬度，包括平常大家都喜爱的金刚石、红宝石、蓝宝石、祖母绿等。部分矿物还是重要的尖端材料，是我们非常难以人工合成的，能应用于高精度的高科技制造。地球还有一个特性——磁性。地球运行轨道就是地球磁场的引力的方向，两个极就是磁极。地球有南北两极，地球两个磁极大致跟南北两个极相近，但是它不完全交叉。地球磁极的形成原因是地核，分内核和外核的差异运动，外核和地幔还有一个界面，它们相互的运动就导致地球产生了磁极。▲地球磁力线示意图（供图：翟明国）我们把外核形成磁极的地方叫做地球的“发电机”，地球“发电机”导致地球有磁性，地球的磁性是地球最重要的性质之一，有了磁性就可以保证地球上圈层的形态，特别是大气圈层的形态。有了大气圈层的磁性就可以保证地球不受其他的天体，比如太阳风暴对地球的损害。▲梦幻的地球“发电机”（供图：翟明国）磁极还是会变化的，而且还会反转，北极变成南极，南极变成北极。磁极变化的时间，一般要持续年到多年。地球的运动和运动的地球地球圈层之间是相互运动的、有生命的。所以我们将地球称为运动的地球。地球内部有岩浆、有流体，有水在不断地运动、运移。海可以变成山，山可以变成海。构造运动引发地震，甚至还可以让一整块大陆漂移到另一个地方去。
地球是一个运动的星球，岩浆是它的血液，地震是它的脉搏，火山是它的呼吸，地热是它的体温，构造是它的骨架。这一切告诉我们，地球是运动的，是有生命的。这个运动的地球就是个有生命的星球。▲地球是一个运动的星球（供图：翟明国）人们一直在摸索地球运动的规律，其中有一项是由魏格纳提出的大陆漂移假说。魏格纳是一名德国气象学家，据说他在屋子里抽着雪茄、喝着咖啡、偶然翻阅世界地图时，发现一个奇特现象：欧洲和非洲的西海岸遥对北南美洲的东海岸，它们的轮廓非常相似；如果从地图上把这两块大陆剪下来，可以拼接成一个大致吻合的整体。他想它们是不是原来在一块儿，后来又分开了，于是提出来大陆曾经漂移过。▲魏格纳提出大陆漂移说（供图：翟明国）这个假说提出后受到了世人耻笑，也受到了科学家的批评。他并没有更多的知识储备，只是看到了这个现象，做出了图像解密。后来，魏格纳在北极考察时遇到暴风雪牺牲了。50年以后，人们根据大陆漂移学说创造了板块构造理论。板块构造理论就像一个七巧板拼图。在2.5亿年以前，各个大洲基本上是连在一起的，后来逐渐分开了、漂开了，成了不同的大陆，就是现在的样子。当然这是假说，还需要证实。原来的样子我们都看不到，大家也都看不到2.5亿年以前。但这个推测是根据现在的观测、记录推算出来的。欧亚板块运动的速度有多快呢？相当于我们一年不剪指甲，新长部分的长度就相当于欧亚板块每年运动的距离。板块构造的深刻道理包括地幔对流、洋底扩张。就像左边这张图，红色岩浆不断喷出来往两边走，形成洋底扩张。右上方是板块俯冲，右下方是漂移的大陆板块，在欧洲和北美之间曾经有一条连续的山脉现在被大洋相隔。▲地球三大科学问题（供图：翟明国）板块学说是上世纪六七十年代最伟大的一项自然科学贡献，现在这项科学仍在继续发展。由它我们可以知道地球有三大科学问题：第一，大陆是不是从来就有的？它是怎么长成现在这么大的？第二，地球的板块构造是怎么回事？什么时候有板块构造？是地球刚形成大陆时就有，还是后来才有的？这个板块构造会不会永远有？以后要不是板块构造会是什么构造？第三，水和氧气是什么时候形成的？地球现在的环境是什么时候定型的？这三大科学问题在地球科学研究中非常前沿，全世界的科学家都在转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbzl/724.html
