地球密码与地球脉动

从神秘的外太空观赏我们的家园——地球，你会发现这颗星球呈现出梦幻的蓝色，这是因为在地球上，有大部分的面积覆盖着蔚蓝的海洋。四十六亿岁的“地球妈妈”最开始孕育生命是在三十八亿年前，而最早的生命也是诞生在这广阔的海洋当中。生物从海洋中最原始、最简单的单细胞个体经过数亿万年的演化诞生出了许多新的物种，活动领域也从海洋逐渐扩展到陆地和天空，形成了如今丰富多样的生物世界。史前生物世界是在人类文明史诞生之前出现的，这个生物世界与我们现在的生物界既有区别，又有千丝万缕的联系，想要了解这一史前的生物世界是什么样的情景，就需要借助一块块穿越上亿年历史来到我们面前的“特殊密码”——化石，来帮我们解开一个个生物进化史上的未解之谜。

首先，化石是如何形成的呢？当动物死亡之后，尸体需要在腐烂解体之前被迅速掩埋，其中有机质含量较多、比较柔软的部分如内脏、肌肉等很快便会腐烂，身体较为坚硬的部位如牙齿、骨骼和骨质角等由于含有的有机质比较少，无机质比较多，就能够保存相对较长的时间。当地层中的矿物质在牙齿、骨骼腐烂解体之前能有效地替代其中的原有有机质成分，这些部位便可以形成化石。随着地壳的抬升，含有化石的地层被不断剥蚀，化石显露出来，被人们挖掘从而进行研究。通过研究化石，我们能够追溯到数亿年之前的时间，再现史前奇妙的生物世界。

人们发现的叠层石化石记录着地球上最早的生命，它是单细胞的生物如藻类等在其生命活动过程中，将海水中的一些碎屑颗粒物粘结、沉淀而形成的一种化石。五亿三千万年前的云南帽天山，是一片温暖的浅海海域，当时在这里生活着二百多种海洋生物，是举世闻名的“澄江生物群”，它是寒武纪生命大爆发的重要见证。但是，让科学家们大惑不解的是在短时期内突然出现的这些生物，却在早期更为古老的地层中并没有找到他们的祖先，这被认为是生物学界的“奇案”。寒武纪生命大爆发最具有代表性的生物化石就是三叶虫化石了。三叶虫是当时海洋当中数量非常多的生物，由于这种生物从横向上可以分为头、胸、尾三部分，在纵向上也可以分为一个轴叶和两个肋叶，因此得名为“三叶虫”。三叶虫的种类非常多且形态各异，最小的只有2、3毫米，最大的能够长到70厘米。由于三叶虫身披坚硬的外壳，生活环境天敌很少，并且是脱壳生长，因此保存下来大量的化石可供考究。三叶虫属于节肢动物的一种，在当时的海洋当中还生活着非常多的软体动物，比如展览在北京地质博物馆的震旦角石、菊石和鹦鹉螺的化石就是当时生活在海洋当中非常典型的软体动物形成的化石，并且它们之间还有一定的亲缘关系。

    澄江生物群化石   摄于：北京市中国古动物馆

海洋当中的鱼类是地球上最早出现的脊椎动物，通过研究鱼类的化石，科学家们发现鱼类完成了从无颌（没有上下颌的区分）到有颌的进化。其中无颌鱼类的代表是具有“海洋吸血鬼”之称的七鳃鳗，它们的嘴巴特别像一个圆盘，可以牢牢吸附在猎物的身上，并且强壮的舌头上布满了角质齿，用来刮舔猎物，之后再用吸盘一样的嘴巴吸食猎物的血肉。这种可怕的鱼类现在还生存在地球上。泥盆纪时，由于全球海平面下降，陆地面积不断扩大，许多水盆地干枯，大部分鱼类由于没有水而死亡，但是有一种鱼类——肉鳍鱼类却能够凭借强壮的肉质鳍爬到附近有水的水塘中继续生活。它们渐渐地就能部分地适应陆地上的生活，它们强壮的胸鳍和腹鳍逐渐演变成了四足动物的前肢和后肢，这就是最早登陆的两栖动物。后期的爬行动物由于能够生产出摆脱水的限制的羊膜卵而成为真正的陆生脊椎动物。

羊膜卵  来源：新浪博客-华阳的博客

中生代时期迎来了爬行动物的大繁荣，恐龙由于庞大的身躯和在数量种类上的绝对优势迅速成为了中生代时期的陆地霸主，在那一时代出土了好多种恐龙的化石。除此之外还有恐龙的遗迹化石如恐龙脚印化石和恐龙的遗物化石如恐龙蛋化石等等。在中国，除了澄江生物群之外还有一个非常著名的生物群，即发现于中国东北辽宁西部的热河生物群，它记录了一亿多年前生命的辉煌，其中最珍贵的是发现了带羽毛的恐龙和原始鸟类的化石，为“恐龙的后代是现生的鸟类”这一说法提供了有力的证据，并且现在已经科学验证了现生的鸟类是由一种小型兽脚恐龙进化而来的。

                                        热河生物群化石  摄于：北京市中国古动物馆

通过研究古生物的化石，可以发现生物演变是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等，并从中呈现出一种进步性发展的趋势。化石本身具有很高的研究价值，是研究生物进化的重要科学依据。同时，化石还见证了地球的“脉动呼吸”。比如在喜马拉雅山上，人们曾经发现过古代鱼类的化石；在太平洋海底发现了人类的脚印化石，这说明地球无时无刻都在变化，汪洋大海可以隆起成山峰，平地也可以沉降为大海。直至如今，我们所熟知的喜马拉雅山仍处在不断上升之中，平均每一万年大约升高二十至三十米。这些变化比较缓慢，对于我们人类说危害不大甚至在人类的有生之年都不易被察觉。但是如果这种地球运动骤然发生，往往会给我们造成很大的危害，比如地震。

地震，从字面意思上来讲可以理解为是大地的震动，科学一点来解释就是地壳快速释放能量而造成大地振动的一种自然现象。关于诱发地震的原因，中国古代的人们认为是大乌龟驮着陆地，乌龟翻身引发地震；日本人则认为是大鲶鱼驮着陆地，鲶鱼发怒摆动尾巴引发了地震。可以发现这些说法并不科学，这是由于古代观测手段比较原始，科学文化水平比较低，对于这些自然现象他们没办法很科学的描述出来，所以对它们的解释加上了很多自己的想象，往往带有浓厚的神话色彩。现在普遍认为地震是由于板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂而引起的。

地震遗迹  来源：视觉中国

如何更加形象地了解地震的震级呢？举个例子，我们全世界大约有70亿人，如果发生一场12级的地震，那就相当于10亿颗原子弹爆发所释放的能量，也就是如果爆发了一场12级的地震，我们地球上每7个人就能分到一颗原子弹，破坏性是相当大的。在人类历史上，目前发生过的最大规模的地震是1960年的智利大地震，震级为9.5级。这次地震还引发了严重的海啸，在海洋上掀起了25米的海浪。这场海啸穿越太平洋，到达太平洋彼岸的日本列岛时波高最高能达到8.1米，也给日本和菲律宾等地造成了严重的经济损失和人员伤亡。

在自然界当中，地震还有一个“火山兄弟”，有时火山爆发也会引发局部的地震。火山好像是地球表面的“青春痘”，由于淤积了太多的东西之后就会向外喷发，形成“熔岩流”。这些熔岩流是如何形成的呢？

 火山示意图  来源：视觉中国

首先，地球的内部结构从外到内可以分为地壳、地幔和地核三部分，就好像是一个煮熟的鸡蛋，其中地壳最薄，地幔最厚，地核的温度最高。地幔和地壳中的岩石在一定的压力和温度下发生熔融，并与周围的母岩分离，顺着岩层中的裂隙向上运移，并在一定的部分聚集，这个部位称之为岩浆囊。随着岩浆的不断供给，岩浆囊的岩浆越来越多，压力会越来越大，岩浆囊上层脆弱的地表承受不住压力之后就会爆发形成火山锥，岩浆就源源不断的向外喷涌出来。火山喷发给人类的生命财产安全造成了巨大的损失，例如火山爆发喷出的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁，淹没附近的乡村和城市；意大利的庞贝古城在一夜之间被维苏威火山喷发的岩浆覆盖，整个城市几万人失去生命。但是事物都是有两面性的，我们很多珍贵的金属矿产就是在火山的岩浆活动中产生，比如妈妈们最喜爱的钻石的形成就跟火山喷发有关。

 通过研究远古时期留下来的化石，我们得到了穿越时空，探索远古时代动物王国的“神奇密码”；通过研究地球的“脉动呼吸”，我们领略了她的沧桑巨变；纵观地球的古往今来，我们发现人类无论是从空间的尺度还是在时间的维度来看都是特别的渺小，我们需要敬畏自然，尊重自然。同时这也让我们用更加谦卑的姿态去探索未知，穿越时空，发现真理。