地球家园的故事一定要分享

1968年，宇航员在绕月轨道上拍摄的“地出”是20世纪最引人注目的照片之一。我们很早以前就知道，我们生活的世界是多么宝贵，又多么特别。地球是已知的行星中唯一拥有水组成的海洋的，它还有一个富含氧气的大气层，并诞生了生命。即便如此，我们中的很多人都没有做好准备，面对荒芜的月球表面、宇宙中了无生气的黑色虚空和我们的蓝白色星球之间的巨大反差。从那个独具优势的遥远的视角上看，地球显得孤独、渺小而脆弱，但也更加动人，超过目前天空中的任何其他天体。

我们有理由对我们的家园着迷

(资料图片)

博学的古希腊哲学家埃拉托斯特尼曾进行了最早有记录的有关地球的实验。他通过对阴影的简单观察，巧妙地测量了地球周长。在埃及赛伊尼夏至的正午，他观察了头顶正上方的太阳,垂直的立杆没有产生任何阴影。相反，同一天、同一个时间，在以北约490英里的海滨城市亚历山大港，类似的垂直立杆产生了一小抹阴影，这表明，那里的太阳并不是在头顶正上方。埃拉托斯特尼利用希腊先哲欧几里得的几何定理，推断地球一定是一个球体，他计算出了这个球体的周长约为25000英里，这与现代计算出的赤道长度24902英里非常接近。

几个世纪以来，无数学者不断探索着我们的星球，他们中有一些名留青史，更多则湮没在历史的长河中。他们追问地球是如何形成的，它如何在天空中移动，它由什么构成，以及它如何运行。最重要的是，这些和科学打交道的人想知道，我们这颗动态的星球是如何演化的，又是如何演变成为一颗充满生命的星球的。今天，因为我们累积了非凡的知识，人类的科技成就已经达到了一定高度，相比于古代先哲，我们对地球有了更深入的了解。当然，我们尚未能认识所有事情，但我们的理解不断丰富，也更为深入。

自人类诞生之时，我们对地球的认识就在不断加深，这些知识经过几千年的磨炼，构建起了一种固定的认识，这种进步在很大程度上表明，研究地球就是研究变化。

许多观测证据表明，地球的特质年复一年、世世代代地在变化。在斯堪的纳维亚的一些冰川湖里，沉积物有节奏地形成了层理或纹泥，展示着13000多年间粗颗粒与细颗粒的交替出现——这是每年春季融化时加速的侵蚀所带来的结果。来自南极和格陵兰的冰川钻芯取样，揭示了80多万年的季节性冰雪累积。而在怀俄明州格林河页岩中，那些纸一样薄的沉积层则保存了100多万年中的年度事件。每一层都叠在更古老的岩石的上方，这些岩石本身则经历着巨大的变化周期。

地球是一颗处于不断变化中的星球

从地心到地壳，变化从未停歇。即使在今天，空气、海洋和陆地仍在变化，或许是以一种与我们星球近期历史上相匹敌的节奏在变化。如果不去关注这些纷乱的全球变化那就太愚蠢了，事实上，对许多人来说，似乎也不可能不去在意，因为我们与生俱来拥有好奇心，我们关心着自己的家园，就像古代的埃拉托斯特尼一样。如果我们一味强调地球的现状，而不充分利用它告诉我们的那些令人惊叹的过去，也不关心它难以预测的充满变动的现在，以及关于我们自己和这片生存之地的未来，那同样非常愚蠢。

我一生中的大部分时间都在试图了解我们充满生机、复杂而多变的家园。随着时间推移，我的视野扩展到地质上更宏大的时空领域。从北非的沙漠到格陵兰的冰原，从夏威夷的海岸到落基山脉的高峰，从澳大利亚大堡礁到十几个国家的古代珊瑚礁化石，地球的自然图书馆展示了一个跨越数十亿年的故事，元素、矿物、岩石和生命在这里协同演化。在地球40多亿年的历史中，矿物和生命的演化故事，即地质学和生物学领域以惊人的方式交织在了一起，直到现在成为人们关注的焦点。

虽然古代矿物学领域是我们所知的一切关于地球及其历史的绝对中心，但那时它是奇怪的静态的，脱离了时间概念的变化。两百多年来，对化学成分、密度、硬度、光学性质和晶体结构的测量一直是矿物学家赖以生存的“手艺”。这些地球上最珍贵的碎片有着丰富的历史背景，但你很可能在寻找有关它们的年龄或后续的地质变化的任何线索上徒劳无获。旧的方法几乎让矿物脱离了它们吸引人的生命故事。

这种传统观点必须改变。越是研究地球丰富的岩石记录，我们就越能看到自然世界如何一次又一次地改变自己，无论是有生命的还是无生命的世界都是如此。我们日益了解双行星时间和变化的现实，这让我们不仅可以推测矿物最初是如何形成的，还可以推断它们是何时形成的。

地球的故事一定要被分享

因为我们的海洋和大气正在以惊人的速度变化，这种速度在长久的历史中都极为罕见。海洋正在上升，变得越来越温暖，越来越酸性。全球降雨模式正在改变，而大气也正变得更加动荡。极地冰层在消融，苔原在融化，栖息地正在改变。正如我们将在接下来的篇幅中所要探讨的那样，地球的故事是一段变化的传奇，但在那些从前罕见的情况下，当变化以如此惊人的速度发生时，生命似乎付出了可怕的代价。如果我们要思虑周全地及时行动，我们就必须熟悉地球和它的故事。因为从那张在239000英里外没有生命的世界拍下的奇妙照片中，我们可以清楚地看到，我们没有其他家园。

根据埃拉托斯特尼和他身后成千上万好奇的思想家的传统，我在这本书中是要传达地球漫长的变化史。尽管地球看起来是那么直接和熟悉，但它充满生机的故事包含了一系列超乎想象的转变性事件。要真正了解你的行星家园，并理解塑造它的漫长的时光，你必须首先围绕7个核心真理来思考。

1.地球是由循环的且正在经历循环的原子构成。

2.相比于人类的时间尺度，地球极其古老。

3.地球是三维的，大多数活动隐藏在我们看不见的地方。

4.岩石是地球历史的记录者。

5.地球系统，包括岩石、海洋、大气和生命，复杂地关联在一起。

6.地球历史包含长久的平静期，中间穿插着时有发生的突然、不可逆转的事件。

7.生命已经改变并将持续改变着地球表面。

这些关于地球存在的概念，构成了在浩瀚的时空史诗中原子、矿物、岩石和生命的一层又一层错综复杂的故事，这些故事将在接下来的部分，在宇宙炽热的起源和地球漫长演化的每一个阶段再次出现。地球和生命的协同演化这种新范式贯穿于这本书的核心，这是一个不可逆转的演化阶段序列的一部分，直至追溯到大爆炸的那一刻。每个阶段都引入了新的行星过程和现象，它们最终将一次又一次地形塑我们星球的表面，冥冥之中为我们今天所居住的奇妙世界铺平道路。这就是地球的故事。

关键词：