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标  题: 第二十一章　地球的生成和衰亡
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月19日13:09:14 星期一), 站内信件



第二十一章　地球的生成和衰亡



　　图：地球在地质时期内温度演变轨道简图。本图所示温度变化是受太阳亮度
和地球大气组成的变化的影响，一个京年为十亿年。根据作者的计算画出——美
国科学促进会提供。


　　恒星和人一样，不会永远存在。但人的一生以几十年计算，而恒星的寿命却
足以几十亿年来计算的。


　　恒星由气体和尘埃组成的星际云生成。在一段时间内，恒星内心的热核反应
区中氢持续稳定地转化为氦。然后，恒星进入暮年，它将发生一系列或大或小的
灾变——组成星体的物质或是缓慢地流入太空，或是爆炸性地喷入太空。在恒星
一生中多少比较稳定的时期里，炽热的内心区在把氢转化为氦的同时，逐渐从正
中心向外延伸，随着时间的排移，这个恒星就慢慢地、几乎不被人觉察地变得愈
来愈亮。


　　我们的太阳在经过了少年期的耀斑和其他一些急剧变化以后平静了下来，光
辐射量多少有些恒定了。但 40 亿年前，太阳的亮度要比现在小百分之三十左右，
如果我们假设 40 亿年前地球上陆地和水域的分布、云层以及极冰都和现在一样，
因而地球吸收太阳光的相对量也和目前相同，如果我们还假设地球当时的大气层
也和现在一样，我们就能算出地球当时的温度。计算结果是，当时整个地球的温
度大大低于海水的冰点。事实上，即使是在 20 亿年前，在上述假设的条件下，
太阳的亮度也不足以使地球的温度达到冰点以上。


　　但是我们拥有的大量各种证据表明，情况并非如此。这些证据包括：在古老
的泥浆沉积物中的波纹，这是液态水引起的，枕状熔岩，这是海底火山造成的；
大量的成层沉积，它们只能产生于海洋边缘；还有一种叫做海藻迭层石的生物产
物，它们只可能生长于水中。


　　那么问题出在哪里呢？如果不是我们关于太阳演化的理论不对头，那一定是
关于早期地球和今天地球的条件一样这个假设不对。看上去太阳演化的理论有根
有据，虽然还存在一些疑问，但这并不影响到太阳早期的发光度问题。


　　这一明显的矛盾最可能的解答是早期的地球在某些方面与现在不一样。在研
究了各种各样的可能性之后，我推断出，不同之处在于 20 多亿年前地球的大气
中含有少量的氨。今天，在木星上有氨。氨被认为是在原始条件下氮的一种存在
形式。氨能极其强烈地吸收地球辐射到太空中去的红外线波长上的热量。在原始
地球上氨可能起着保持热量的作用，通过温室效应提高了地面温度，结果整个地
球的温度保持在适宜的程度上——适宜于生命的产生和早期演化，并使地球在早
期历史中就存在有大量的液态水。氨还是造成生命基元所需的大气成分之一。对
太阳演化的研究使我们得到了有关地球早期历史、化学成份和温度的资料，从而
弄清了地球适于居住的条件。星体演化和生物的演化是相互关联的。


　　太阳将来会怎样演变呢？太阳正在逐渐地愈变愈亮。从现在起再过 40 亿年
左右，太阳的亮度将会使地球上的温室效应失去控制而大大增强。就象今天金星
的情况一样。我们的海洋将会沸腾，目前以碳酸盐形式存在于沉积岩中的二氧化
碳将会涌入大气，地球将会变成一个不适于居住的大釜。


　　可以相信，到那个遥远的将来，发达的技术将能防止这样一种失去控制的情
况发生，但那将是一项极为困难的工程。然而，值得注意的是，虽然现在火星是
一个平均温度为华氏零下一百度的星球， 可是，几十亿年以后，在大大增强了
亮度的太阳的作用下，火星将变成一个温度几乎与今天的地球相同的星球。


　　当地球变得无法居住时，火星上的气候将是温和宜人。到了那个时候，如果
我们遥远将来的后代子孙还活着的话，将可望能利用这一自然的巧合。



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