人人都该懂的地球科学

地球，我们的行星家园

我们生活在一颗叫“地球”的行星之上。我们 的行星家园是一个形状比较规则的岩石球体，直径 大约为 12 700 千米，其上覆盖着一层薄薄的海水和大气。地球会绕着被我们称为太阳的恒星每年公转一圈。在公转的同时，它还会绕着地轴每 24 小时自转一圈，这让我们感觉到了昼夜更替的现象。自从太阳和它周围的行星形成以来，这种情况已经持续了大约 45 亿年。这本书记录了地球各时段的历史，在这个过程中，地球演变出了它现有的各种特征，包括适合生物生存的家园特征。

我们无法讲述地球走过的全部的历程，但会告诉你那些曾经改变它外貌的力量如今仍然活跃着: 它们引发了地震和火山爆发，撕裂地壳使海盆扩大，推动板块运动使大陆间发生碰撞，从而形成巨大的山脉。地质活动和人类的生活会共同对我们所呼吸的空气的成分产生影响，而

且生命本身不仅会对地球气候的变化做出反应，同时也会影响气候的变化，比如引起全球气候变暖现象。

  今天，在我们的行星家园上发生的故事不仅引起了地球科学家的兴趣，而且对于地球上的每一个生命体都无比重要。现在，就让我们开启这段旅程吧。

●       地球的年龄真的是138亿年，还是有其他选项？

大陆是遵循了什么样的漂移路线图才形成了当下的板块构造？

海洋是如何通过一步步的扩张形成今日之貌的？

山脉是经受了什么样神秘的力量才被迫慢慢隆起，成为奇观的？

从地核到遥远的太阳系，地球是如何形成一个共生系统的？

对于地球来说变化是永远不变的主题，那么生命与地球的终极未来究竟在哪里？

所有关于我们地球母亲的问题，《人人都该懂的地球科学》将给你答案。

●       《人人都该懂的地球科学》是影响世界的著名科普作家约翰·格里宾全新力作！是一本“追索地球起源与进化，解锁人类生命未来”的解答之书。在这本书里，你不只将看到大陆、山脉、海洋、盆地等巧夺天工的自然奇观是如何一步步形成的，还将了解到人类在整个宇宙中的位置，以及当下我们应该如何做才能和地球母亲共生。

●       《人人都该懂的地球科学》不仅是一本人人可读的地球科普之书，也是一部描绘地球之美的震撼人心的纪录片，更是一部警示全人类善待地球的启示录。

1 地质简史

地质学的诞生，一段追索地球年龄的历程

一切都与均变论有关

的年龄结果

2 我们在星际空间中的位置

宏观上的宇宙

恒星诞生

?行星诞生

地球诞生

月球诞生

海洋和大气层的诞生

3 漂浮的大陆和延伸的海洋

变化的世界

大陆在漂移吗

向下深入

不断翻转的地球磁场

4隆起来的，迟早还得沉下去

受压迫的和隆起来的

震动的地球

火山加工厂

板块构造

沧海桑田

大陆的形成与破碎

分裂不是什么困难的事情

5 从地球内核到空间边际，一探地球的奥秘

地震波，精确扫描地球内部

层中层

混合的地幔

热岩石和化学饼干?

大气层，地球的毯子

地球的太阳盾

空间的边缘

大气层之外

6 动荡的地球

1755 年，里斯本大地震

1906 年，旧金山大地震

1923 年，日本关东地震

2004 年，节礼日海啸

7 火爆的地球

不同等级的火山爆发

公元 79 年，维苏威火山爆发

1883 年，喀拉喀托火山爆发

1902 年，培雷火山爆发

1980 年，圣海伦火山爆发

8 变化是地球永恒不变的主题

盘古大陆从完整到分裂

200 万个世纪

未来世界地图

一个有意思的假说

9我们变化的气候

温暖湿润，今天“正常”的气候模式

古代历史

维多利亚时代的超级季节

天文学和冰河时期

气候变化的关键

10生命与地球的终极未来

从前寒武纪到人类出现之前

伊甸园的冬天

第六次物种大灭绝

附录一  地球的一些物理参数

附录二  地球的地质时间表

延伸读物

致谢

译者后记

●       地球的年龄真的是138亿年，还是有其他选项？

大陆是遵循了什么样的漂移路线图才形成了当下的板块构造？

海洋是如何通过一步步的扩张形成今日之貌的？

山脉是经受了什么样神秘的力量才被迫慢慢隆起，成为奇观的？

从地核到遥远的太阳系，地球是如何形成一个共生系统的？

对于地球来说变化是永远不变的主题，那么生命与地球的终极未来究竟在哪里？

所有关于我们地球母亲的问题，《人人都该懂的地球科学》将给你答案。

●       《人人都该懂的地球科学》是影响世界的著名科普作家约翰·格里宾全新力作！是一本“追索地球起源与进化，解锁人类生命未来”的解答之书。在这本书里，你不只将看到大陆、山脉、海洋、盆地等巧夺天工的自然奇观是如何一步步形成的，还将了解到人类在整个宇宙中的位置，以及当下我们应该如何做才能和地球母亲共生。

●       《人人都该懂的地球科学》不仅是一本人人可读的地球科普之书，也是一部描绘地球之美的震撼人心的纪录片，更是一部警示全人类善待地球的启示录。

隆起来的，迟早还得沉下去

大陆下的海洋地壳是如何被吞噬的?

为什么大多数环太平洋的地震活动围绕着海洋边缘?

火山的形成居然是因为水?

为什么所有的大陆没有连接到一起而形成一个超级大陆?

海底扩张的发现只是了解我们这颗动态星球活跃行为的开始。由于地球不处于扩张状态——这已经被现在的观测，包括全 球定位系统数据证实，所以在新的地壳持续在洋中脊中产生出来时，为了保持平衡，在其他某个地方的地壳一定在时刻不停地被摧毁。这个“其他某个地方”就是在一些壕沟里，那里的海洋地壳(也就是海底)在大陆地壳的下面滑动，回到了地球的内部。简单来说，隆起来的还得沉下去。一旦大洋地壳下陷的地方被确认，很快就会确定一个描述地球变化的完整理论，这被称为“板块构造”理论。

受压迫的和隆起来的

有意思的是，早的关于海洋地壳以这种方式被压入地下的证 据，来自一些大洲的边缘正在向上隆起的观测。正如我们现在所知，地壳爬到了正在下沉的海床的背上。查尔斯·达尔文是批以科学的方法研究这种隆起的人之一。在将自己的研究方向转移到进化论的问题之前，达尔文已经是个有名的地质学家了。在他和罗伯特·菲茨罗伊(Robert FitzRoy)的“贝格尔号”之旅中，达尔文把自己的时间更多地花在陆地而不是海洋上。当“贝格尔号”进行 冗长的大陆海岸线调查时，达尔文探索了南美洲的内陆。在这些考 察中，他搜集了大量的证据，这些证据表明大陆曾经隆起。在远远 高于今天的海平面的地方，贝壳、鹅卵石以及海洋生物的化石显示出远古海滩甚至更古老的海床存在的痕迹。在秘鲁一个海拔几百米高的地方，甚至发现了鲸鱼的遗骸。达尔文拒绝接受这一切可能都是由洪水影响的观点，他渐渐开始怀疑，即便是巨大的安第斯山脉也可能是从以前大洋的海床中被抬升起来的。

达尔文的想法成型于 1835 年年初。当时他正在瓦尔迪维亚 (Valdivia)附近的海岸上，而“贝格尔号”正沿着南美洲的西海岸线做调查。达尔文遭遇了一场可能比较严重的大地震，但很快就发现那只是余震。达尔文回到“贝格尔号”后不久，船就抵达了康塞普西翁(Concepci n)。当时，这座城市已经被地震和海啸破坏。海岸上呈现出新的贻贝层，恰好高出水位的标记一米左右，而贻贝全都死了。达尔文意识到这块陆地明显被抬升了超过一米，因为就在不到两分钟之前，他亲身经历了一场地震。他相信，在地质时间的跨度上，这种反复发生的地震确实能把安第斯山脉抬升到现在的高度。

“达尔文在南美洲发现”的现代版，来自北美洲的西海岸。1964 年 3 月，阿拉斯加州安克雷奇市附近发生了一场里氏 8.6 级的地震(我们会在后面讨论里氏等级)。这次地震很严重，与达尔文在 1835 年所经历的那次地震不相上下。在威廉王子湾和科尔多瓦渔港，大陆在地震期间被明显抬升起来，导致海港干涸，捕捞鲑鱼的舰队船只因此全都搁浅了。负责为美国地质协会调查此事的乔治·普拉夫克(George Plafker)发现了一个贻贝层，和达尔文所发现的情形非常类似。藤壶只生活在高低潮带之间的区域，不能在高于高潮标记的地方存活。但是普拉夫克发现了一个死藤壶带，几乎在高潮线上 2 米高，说明这块陆地被抬升了 2 米。

然而，1964 年的一次地震中，偏北的一些地方却发生了相反的现象。在科尔多瓦西北大约 100 千米处的一个水湾，大陆下沉了，洪水淹没了港口的镇子，后变成了一片海洋。但是在其间的几十年里，该地区被淤泥堵塞，留下了一些一半被埋在泥里的木头房子，看上去像鬼屋一样。当把这个地区所有受影响的地方都画到一张地图上时，从它们的等高线上可以看出，沿着大陆架和海岸线 本身的边缘，地壳被抬升了，而向内陆一点的地方沿着海湾入口处下陷了，因为这块大陆地壳被来自海洋方向的压力挤歪了。地质学家由此认识到，太平洋的海底在阿拉斯加地壳的下面，并且在向上发力。这个过程可不是平缓地发生的，而是像在一块不怎么平整的 木头上推钝刨子般磕磕绊绊。两块地壳由于压力而挤在一起，然后，当达到一个临界点时，彼此会猛推一下然后又挤在一起。地震和大陆抬升就是在这次猛推中发生的，但同时海洋地壳会在大陆地壳的下面向前、向下猛推。同样的过程也解释了达尔文在南美洲目睹的一切。

这种情况多久会发生一次?普拉夫克研究了威廉王子港内的米德尔顿岛。该岛拥有不寻常的形状，类似于梯田。这个岛在 1964 年的地震中被抬升，形成一个新的台阶，比海平面高了几米。普拉夫克意识到，那些更高的台阶是通过同样的方式形成的，这种反复的抬升可以和更早期的地震联系起来。根据每个台阶上残存的古老浮木碎片，可以测量残留的放射性碳元素，由此推测其存在的时间。后，普拉夫克估算出像 1964 年那样的地震事件大约每 800 年发生一次。如果每次地震能使大陆抬升 2 米，而这种程度的地震平均间隔 800 年发生一次，那么在 100 万年(地质时间上这就 是一眨眼的工夫)里，大陆将会升高 2 500 米—— 这几乎就是安第斯山脉一半的高度!

但是到了 20 世纪 60 年代后半期，人们不必再等几百年才能看到大地震发生时陆地的抬升了。那时，仪器已经足够灵敏，可以测量微小地震引起的地壳的细微变化。这完善了大陆下的海洋地壳是如何被吞噬的的全球图景。

在凝练的语言、权威的知识、清晰的结构的基础上，约翰·格里宾为我们描绘了一幅地球以及生活在其上的生物是如何随着时间而进化的引人入胜的图景。精彩绝伦！

安德鲁•高迪

牛津大学地理与环境学院教授

《人人都该懂的地球科学》是对地球科学这个极其重要的学科的一次一流的展示，文笔优美。从地球内部喷薄而出的火山到冰冷的南北两极，从躁动不安的大陆到活跃的大气层，这本书极好地介绍了我们称之为“行星家园”的地球的内外部是如何运作的。约翰•格里宾做到了！

路易斯•达特内尔

伦敦大学学院太空生物学家

《人人都该懂的地球科学》中描述了我们应该知道的关于地球的一切，包括板块的动态变化以及大气环境的改变等。该书是对我们这个不同寻常又异常美丽的星球的一次亲密探索。

布莱恩•克雷格

畅销书《飞行中的科学》作者