地球上的水從何而來?地球的氣候?yàn)槭裁慈绱朔€(wěn)定?地球上的生命又是如何誕生的?我們所居住的這顆美麗而神秘的星球仍存在著許多令人費(fèi)解的未知謎團(tuán)。

“冥古代”之謎

大約45.3億年前，“襁褓”中的地球剛在其環(huán)繞太陽的軌道上立隱腳跟就大禍臨頭了。一個(gè)大小相當(dāng)于火星的天體對(duì)年輕的地球斜向施以一擊。撞擊所掀起的瓦礫碎片，被拋擲進(jìn)地球軌道并形成了月球;撞擊產(chǎn)生的能量則提供了足以將地球表面熔化的強(qiáng)熱高溫，一筆勾銷了這個(gè)星球先前的地質(zhì)記錄。使人類對(duì)地球最初5億年這個(gè)史稱“冥古代”的最黑暗時(shí)期，幾乎一無所知。

在西澳大利亞杰克山發(fā)現(xiàn)的鋯石，是地球上年代最為久遠(yuǎn)的礦物。精確的測定表明它們生成于40多億年以前。鋯石的含氧量之高表明它們是在水中形成的。也就是說，地球上的海洋在40多億年前就已經(jīng)存在了。盡管如此，它們?nèi)詿o法昭示熔化的地球在冷卻之際究竟發(fā)生了什么。

了解地球“冥古代”的途徑之一，是對(duì)月球和火星進(jìn)行礦物勘探。因?yàn)闃?gòu)成月球的正是那次大撞擊所帶來的巖石瓦礫。與地球不同的是，這兩個(gè)星球都沒有經(jīng)歷過重新熔化，所以在其表面找到真正屬于“冥古代”的巖石的概率還是挺大的，科學(xué)家對(duì)此充滿樂觀。

水之謎

包括地球在內(nèi)的太陽系8大行星是在超過45億年以前，由同樣環(huán)繞著太陽的氣體塵埃云形成的。隨著引力以太陽為中心對(duì)這一云團(tuán)的牽扯，塵埃顆粒相互碰撞，彼此黏附，形體不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生了幅員更為廣闊的引力場。經(jīng)過撞擊和融合，由這些團(tuán)塊構(gòu)筑起了我們今天所知道的太陽系家族。

其中地球與太陽之間保持的距離，提供了恰好使這個(gè)星球適應(yīng)生命居住的熱量和光照度，但僅憑這一點(diǎn)是不夠的。如果沒有碳、氫、氧、磷、硫這些繁衍生物的元系無與倫比的交融，如果地球表面沒有液態(tài)水，那么生命是不可能產(chǎn)生并獲得進(jìn)化的。但地球是如何獲得水——這一生命之源的，仍然是個(gè)未知的大謎團(tuán)。

既然離太陽那么近，當(dāng)然夠炎熱的，不可能在地球形成之際就使水單純地從氣體云中得到冷凝，最為流行的解釋是:水是在后來所謂的“月球大撞擊晚期”，以寒冰彗星的形式，如雨點(diǎn)般從太陽系外層降落下來的。不過，目前尚無強(qiáng)有力的證據(jù)表明這一解釋是正確的。

歐洲航天局將在近期內(nèi)發(fā)射“赫歇爾太空望遠(yuǎn)鏡”，利用大小相當(dāng)于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡一倍半的鏡面，深入窺探太空，并借助于紅外探測器，讓我們前所未有地一睹正在形成的新星體和塵埃云的風(fēng)采，可能會(huì)對(duì)解開這一謎團(tuán)提供一些線索。

生命起源之謎

生命究竟是從哪里來的?咱們暫且不談生命搭載著流星從別的什么地方光顧地球這一遙遠(yuǎn)的可能性。我們假設(shè)它是在地球的“青春期”，從具備物理和化學(xué)條件的場所中萌生的。

與早期地球相似的環(huán)境條件，至今依稀有跡可循。在海底熱液噴口的周圍，有微生物的大片結(jié)集，其中不乏代謝活動(dòng)原始得令人咋舌的品類。它們無一依靠太陽獲取能量?？茖W(xué)家認(rèn)為支持那里的微生物生存的，正是由地?zé)峄顒?dòng)間歇噴泉似的抽取的滾燙的熱水。那么，海底熱液噴口是否就是生命的起點(diǎn)?或者說，它只是為生命提供了早期庇護(hù)呢?

令人不解的是，到底發(fā)生了什么情況，才使得無生命的化學(xué)物質(zhì)通過匯聚而形成活生生的有機(jī)物?在這里我們又陷入了“雞與蛋孰先孰后”的兩難境地:DNA(脫氧核糖核酸)要發(fā)揮作用，就必須有蛋白質(zhì)，而那些蛋白質(zhì)的藍(lán)圖是由DNA提供的。那么，究竟先有什么呢?

不少地質(zhì)學(xué)家將揭密的希望寄托于火星。由于那里沒有板塊活動(dòng)造成滄桑巨變，還能找到可回溯到與地球上生命起源同時(shí)的沉積巖。與地球不同的是，這些巖石仍保留著對(duì)生命出現(xiàn)之前的化學(xué)現(xiàn)象的記錄。

板塊構(gòu)造之謎

迄今為止，地球是據(jù)我們所知擁有板塊構(gòu)造的唯一星球。計(jì)算機(jī)模型試驗(yàn)表明，要使板塊構(gòu)造得以正常運(yùn)行，星球就必須擁有恰如其分的形體。太小了，它的巖石圈就會(huì)變得過于厚重;太大了，它那強(qiáng)勁的引力場就會(huì)讓所有的板塊扎堆，僵硬地?cái)D在一起。除此之外，構(gòu)成星球的巖石既不能太灼熱，也不能太冰凍，還不能太潮濕或太干燥。即使這些條件都一應(yīng)俱全了，還有一個(gè)更至關(guān)重要的條件:巖石圈需要以某種方式呈開裂狀，這樣一個(gè)板塊才會(huì)沉潛到另一個(gè)板塊底下去。

最初的板塊活動(dòng)是什么時(shí)候發(fā)生的?最初的開裂是怎么形成的?這些都是未知的謎團(tuán)。但不管當(dāng)年發(fā)生了什么，板塊構(gòu)造從此便起著塑造和重塑地球表面的作用;海洋翻騰了又平息，山脈高聳了又坍塌，大陸聚合了又離散。這個(gè)過程使水、碳和氮一再得到循環(huán)，為生命創(chuàng)造了美好而理想的環(huán)境;還為人類帶來了眾多石油、天然氣和礦物儲(chǔ)藏。

每隔5～7億年，板塊構(gòu)造還會(huì)使各大陸匯合成一個(gè)超大陸。上一次的所謂“泛古陸”，就存在于2.5億年之前。當(dāng)這樣的超大陸逐漸趨于解體時(shí)，進(jìn)化就會(huì)進(jìn)入一種超速狀態(tài)，形成無數(shù)移居新棲息地的新物種。

氣候穩(wěn)定之謎

在太陽系中，并非從來就只有地球上有水?；鹦呛徒鹦窃诔跏茧A段似乎也有充沛的水源，但隨著條件的變化，它們失去了海洋。而地球的氣候卻始終處于一個(gè)狹小的、適于生物居住的范圍內(nèi)長達(dá)近40億年。地球的氣候?yàn)槭裁慈绱朔€(wěn)定?除了板塊構(gòu)造，另一關(guān)鍵因素就是二氧化碳與海洋之間的相互作用。

火山向大氣層噴發(fā)二氧化碳;二氧化碳通過溫室效應(yīng)使地球保持溫暖;溫暖有助于海水蒸發(fā)而形成雨;雨水含有二氧化碳，略呈酸性，將巖石中的礦物質(zhì)溶解于水;溶解的含碳礦物質(zhì)被沖入河流和大海;礦物質(zhì)經(jīng)過沉淀析出，形成含碳的新巖石;巖石最終潛沒到地幔中，二氧化碳在那里得以釋放;而被釋放的二氧化碳又通過火山噴發(fā)重新返回大氣層。

二氧化碳的這一循環(huán)給地球提供了一個(gè)極其有效的恒溫器。當(dāng)?shù)厍蜃兣瘯r(shí)，雨水就會(huì)增多，帶走了大氣層中較多的二氧化碳，減弱了溫室效應(yīng)，冷卻地球。當(dāng)氣候轉(zhuǎn)冷時(shí)，雨水減少，使火山噴發(fā)的二氧化碳?xì)怏w在大氣層得以積聚，增強(qiáng)了溫室效應(yīng)，給地球帶來溫暖。當(dāng)然這一恒溫器并不是萬無一失的，由于人類活動(dòng)尤其是過度使用化石燃料而給氣候帶來的變化，可能會(huì)延續(xù)數(shù)百萬年之久。想一想金星或火星的“前車之鑒”，我們真的應(yīng)該精心呵護(hù)好地球如此慷慨提供的恒溫器。

地震預(yù)報(bào)之謎

由于大部分?jǐn)鄬雍突鹕绞茄刂鍓K邊界出現(xiàn)的，所以，要預(yù)測地震和火山爆發(fā)將發(fā)生在世界的哪些地區(qū)是想當(dāng)容易的。但遺憾的是，預(yù)報(bào)何時(shí)發(fā)生卻很困難。

目前，對(duì)地震作出長期概率預(yù)測，并不是太成問題。比方說，生活在舊金山海灣地區(qū)的人都知道，未來30年內(nèi)發(fā)生大地震的概率是62%。如今，以秒為時(shí)標(biāo)的短期警報(bào)也正在成為可能。最近，日本就啟用了這樣一種系統(tǒng)，目的在于讓人們?cè)诘卣饋砼R前有7秒種的時(shí)間逃生或躲在桌子底下。但以星期或天為時(shí)標(biāo)發(fā)出警報(bào)，對(duì)最具風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)實(shí)施疏散，可能會(huì)更加有用。不過，對(duì)科學(xué)家來說實(shí)現(xiàn)這一預(yù)測尚任重道遠(yuǎn)。

然而，由于在破譯警報(bào)性預(yù)兆方面取得了進(jìn)展，預(yù)測火山何時(shí)爆發(fā)則正在成為可能。1991年6月，在菲律賓皮納圖博山突然爆發(fā)前三個(gè)月，科學(xué)家就在其側(cè)翼上檢測到震顫。沒過多久，火山開始冒蒸汽，并噴吐塵埃云團(tuán)。隨著其活動(dòng)加劇，政府下令對(duì)6000名人員進(jìn)行疏散，拯救了數(shù)千人的生命。即使是最細(xì)微的征兆，現(xiàn)在也可能被用來預(yù)測火山爆發(fā)。2006年7月和2007年4月，海洋聲響的微妙變化，就被成功地用來預(yù)測印度洋留尼汪島上富爾奈斯火山的爆發(fā)，當(dāng)?shù)厝颂崆皫滋炀图皶r(shí)疏散了。