时间：2024-06-08 23:23:42
地质学就其本质而言，主要研究任何人（而不仅仅是人类）从未经历过的过程，因此需要付出很大的努力才能发掘最终的真相。
宰明国·中国科学院院士
科学大师讲科学| 北京2021 大家好，我是宰明国。今天的主题是“神秘的地球与人类的使命”。地球是我们所有人生活的地方，也应该是离我们最近的地方。然而，事实上，人们对地球知之甚少，它是一颗神秘的星球。近年来，地球科学及相关问题已成为所谓的“网红”，例如，《侏罗纪公园》谈论恐龙的灭绝和再现，《流浪地球》谈论人类逃往太空。由于与其他国家相比，日本的全球知识传播进展不够充分，因此有必要激发人们对全球知识的渴望。了解地球揭示了人类对地球负有神圣的使命。
神秘地球完美度：10% //////////我遇到的人经常问：你是谁？你多大了？你从哪里来？你要去哪里？对于我们中国人来说，还有一个禁忌问题。 “你要去哪里？”地球上也存在同样的问题。
地球在太空中。宇宙是时间、空间和物质（能量）的总和，是一个极其庞大的系统。太阳系是宇宙中的一个星系，地球也在太阳系内部。
早期混沌地球，分层的初始秩序。
现代蓝色地球未来地球？就像其他事物一样，地球也有过去的生命、现在的生命和未来。原名“混沌大地”，是一片无天无地的混沌之地。此后，地核、地幔、地壳、大气层、水圈、生物圈等地质层逐渐出现，我们称之为蓝色地球。蓝色地球会永远存在吗？它也会进化并最终成为一个未知的地球。自地球诞生以来，已经过去了46亿年。这期间，经历了翻天覆地、翻天覆地、还是翻天覆地的变化。了解地球特别是大陆的形成和演化，是自然科学的核心，是极其深奥的知识。
地球的结构之所以说地球是圆的，是因为地球本身是圆的。如上图所示，从地心到地表的结构由地核、地幔和地壳组成。这些圆圈不是静止的、死的，而是相互移动的、活的。地球内部有岩浆，可以通过火山喷出。无论火山在哪里喷发，都意味着圆圈之间存在运动。打个通俗易懂的比喻，鸡蛋也有一个“圈”，里面是蛋黄和蛋白，外面是蛋壳。鸡蛋的结构也不准确。鸡蛋的核心慢慢地孕育出新的生命，从蛋白中吸收营养，最终孵化出小鸡。万物的基本形状是圆。由于我们站在地球表面，最重要的是要了解地壳。
这块布料有多厚？其平均厚度约为17公里，其中大陆地壳较厚，平均厚度约为35公里。山区、高原地区地壳更厚，可达70公里。大陆地壳分为下地壳和上地壳，下层为玄武质，基性，二氧化硅含量相对较低，上层为花岗岩，酸性，二氧化硅含量较高。
那么大陆的地壳是由什么构成的呢？它是由岩石制成的。岩石有沉积岩、火成岩、变质岩三种类型，火成岩包括火山岩和侵入岩。变质岩是指受地球内力（温度、压力等）作用而发生变化的新型岩石。沉积岩、火成岩和变质岩都可以再次经历变质作用。这些石头从地壳浅层“跑”到更深层，往下10公里、往下20公里、往下30公里、往下40公里，又发生变化，不再具有原来的结构，变成了不同的矿物。变质岩记录了地球表面岩石发生的巨大变化。
岩石是由矿物质组成的。矿物有多种颜色，包括我们喜爱的钻石、红宝石、蓝宝石和祖母绿。有些矿物人工合成极其困难，也是可用于高精度、高技术制造的重要尖端材料。
地壳分为大洋地壳和大陆地壳。众所周知，海底是洋壳。我们所在的大陆是大陆地壳。大陆与海洋的比例约为3：7，大陆主要集中在北半球。海底不平坦，有山脊和洼地，就像大陆一样。夏威夷群岛是水下山脉的一部分，最高海拔超过10,000米，远高于陆地上有人居住的最高峰珠穆朗玛峰。地球运动和地球运动已完成：20% //////////圆圈相互靠近，活了。因此，我们称地球为运动的地球。岩浆、流体和水存在于地球内部，并且不断移动和变化。有时海变成山，有时山变成海。地壳运动会引起地震，甚至导致整个大陆漂移到不同的位置。
地球的运动也有深刻的意义。地球不是一颗死亡的星球，它是一个活的星球，并且自诞生以来每天都在衰老。我写了一本介绍地球运动的书《运动：地球的生命密码》。我们的祖先知道地球的运动。例如，《左传》包括“高岸为山谷，深谷为陵墓”。这意味着高堤变成深谷，深谷变成大土堆。还有关于海变和麦格生日的故事。麻姑说他看到东海三度变成山，三度变成海。古人都知道，山变成海，海变成山。因此，如果你爬上一座山，看到山顶岩石上有鱼化石，也不必感到惊讶。因为很多年前那个地方是海，后来变成了陆地。古人也很早就知道“地震”，但并没有完全了解它的秘密，因此许多古人写下了优秀的论文来讨论它。东南方应该在哪里？ “赤字”。意思是：“为什么天空的高度不同？天空是西边高，东边低吗？”答案是东方的支柱倒塌了。柱子为何倒下？很久以前，就有“王子怒触佛手山”的神话，告诉我们大地在转动。
地球“变脸”除了大规模运动外，地球上还存在小规模运动。我们给大地震起了“转变”这个词。地震发生后，大家看到原来的山倒塌了，树木倒塌了，桥梁断了，原来的道路被切断了几十甚至上百米……这些都是灾难面前的变化。地球。
这些照片是为纪念汶川地震一周年而拍摄的。
日本大地震我们都知道，2011年日本地震引发了海啸，并引发了核灾难。
地震是地球上的一种活动，岩浆喷发是大家最常见的。地震是地球的心跳，岩浆喷发是地球的血液。如果地球上没有地震，就不会有脉动，地球就会冻结。因此，我们害怕的不是地震，而是地球有一天会被冻死。
人们一直在研究地球运动的规律，其中之一就是韦格纳提出的大陆漂移假说。韦格纳是一位德国气象学家，他在家抽着雪茄、喝着咖啡，恰巧翻着世界地图，发现了一个奇怪的现象：欧洲和非洲的西海岸与东海岸相距甚远。北美洲和南美洲海岸。这两个大陆的轮廓非常相似，如果你把它们从地图上剪下来，你可以将它们连接在一起，形成一个或多或少连贯的整体。他提出，它们可能一开始是在一起的，但后来就疏远了，大陆也可能已经疏远了。
这一假说提出后，遭到了世人的嘲笑和科学家的批评。他没有更多的知识，只是看到了这个现象并解读了图像。后来，韦格纳在探索北极时死于暴风雪。五十年后，人们在大陆漂移说的基础上创立了板块构造学说。
超大陆盘古大陆（左）和现代（中）的板块构造理论就像一个拼图游戏。 2.5亿年前，各大洲本质上是相连的，但后来它们逐渐分离并漂移成不同的大陆，形成了现在的形态。
根据目前的板块运动速度，一些科学家认为大陆将在2.5 亿年后重新合并，如上图所示。当然，这是一个假设，有待证实。但我们没有人能看到这一确认，2.5亿年前也没有人能看到它。然而，这个猜测并不是随机的，而是根据当前的观察和记录计算出来的。欧亚板块移动的速度有多快，这相当于一年不剪指甲，新生长的长度相当于欧亚板块一年移动的距离。
板块构造的深刻原理包括地幔对流和海底扩张。如左图所示，红色岩浆喷发并继续左右移动，导致海底扩张。右上角是俯冲板块，右下角是曾经存在于欧洲和北美的山脉。
板块理论是20 世纪60 年代和1970 年代对自然科学最伟大的贡献之一，并且这门科学仍在不断发展。从那里，我们可以了解有关地球的三个主要科学问题。一、什么是地球的板块构造？板块构造是什么时候出现的？大陆是在地球形成后立即出现的，还是后来出现的？这个板块构造一直存在吗？如果没有板块构造，未来会是什么样子？第二，大陆已经存在很长时间了吗？它是怎么变得这么大的？第三，水和氧气是什么时候形成的？现在地球的环境是什么时候形成的？这三个重大科学问题是地球科学研究的最前沿，是的，全世界的科学家都在关注。在这些问题中，我特别关注一个：大陆是如何演化的？大陆的演化如此重要，以至于各国的地球科学白皮书首先介绍了大陆是如何形成、何时形成以及如何演化的。大陆如何演化已完成：40% //////////为什么大陆很重要？因为我们人类生活在大陆上。如果没有大陆，我们可能会成为水生动物。此外，只有大陆才能记录地球的演化历史。海洋下面有地壳，但洋壳每200至3亿年重复一次循环，洋脊形成的地壳和俯冲形成的地幔消失并成为新的。大陆地壳从诞生至今一直保存完好，有必要研究大陆才能了解地球的历史。
杰克山锆石（之一）
石英砾岩（第二部分） 通过研究岩石，我们可以确定大陆的年龄。中国最古老的石头已有38亿年的历史，而世界上最古老的石头来自澳大利亚的杰克山，那里的石头中含有一种叫做锆石的矿物，可用于同位素研究以确定年龄。它的年龄是多少？大陆形成需要44 亿年，因为这是唯一一次大型大陆地壳形成的时间。地球的年龄还需要提前1、20亿年，目前我们所知的地球年龄是46亿年。接下来，新的问题出现了：大陆什么时候形成，海洋什么时候形成？我不知道答案。这是因为，目前的科学还没有足够的证据来证明到底是陆地先来还是海洋先来。
44亿年前，岩浆海洋阶段如果一开始有海洋的话，那是硅酸盐海洋，二氧化硅约占40-52%，就像照片中的红色“海”。如果这个海洋可以区分为上大陆地壳和下地幔，我们就可以解释大陆地壳的起源。不过，这个模型在地球上不起作用，但可以在月球上使用。这是行不通的，因为月球的大陆地壳是斜长岩地壳，而地球的大陆是花岗岩地壳。
首先，假设有洋壳，当它下沉到一定深度时，它会部分熔化，熔化的部分就变成了大陆地壳。部分熔化是指材料的一部分熔化；易溶的部分会熔化，而难溶的部分则不会熔化。然而，这也存在很大的困难，并且计算模型也存在问题。因此，大陆是如何形成的至今仍是一个谜，有待澄清。事实上，有很多假设和证据我们没有时间详细解释，它们都发表在世界顶级杂志上。事实上，许多谜团仍然存在，不仅是关于44 亿年前的大陆，而且是关于46 亿年前地球的所有阶段。
地质年代学：利用地质年代学了解地球的基本历史。距今45.6亿年至距今38亿年称为冥古宙，距今38亿年至距今25亿年称为太古代，距今25亿年至距今545年称为太古代太古宙时代。 100万年前的时期称为元古代，5.45亿年前至今的时期称为显生宙。科学家们正在研究和追踪每一步和每一个事件。
显生宙记录在化石地层中，是我们看到的从三叶虫到恐龙灭绝的地质时期的分布。
地球从大陆核心到大陆，从无板块构造状态到有板块构造状态，从无氧状态到有氧状态。氧气会耗尽吗？这些都是人们应该讨论的问题。因此，整个地球的演化据说是从热到冷，当地球完全变冷时，它就会“死亡”。当地球非常热时，就不会有生物；当地球温度适中时，就不会有生物；当地球持续变冷时，就不会有生物。这就是地球演化的历史。地球的命运将会如何？已完成：50% //////////地球的进化历史决定了它的命运。地球还活着，它的命运将会如何？小时候，我听人们说地球越来越热，将来会爆炸。我们现在知道地球不是在变得更热，而是在变得更冷。地球的命运不是爆炸，而是毁灭。
当我们谈论地球的命运时，我们必须把它包括在宇宙和太阳系之中。太阳系中有许多行星。太阳是一颗恒星，还有许多行星。有些行星有自己的卫星。例如，地球的卫星是月球。什么是行星？行星是能够绕恒星运行或公转的行星，可分为类地行星和木星型行星两类。类地行星可能与地球非常相似，例如具有核心、地幔和外壳，其成分主要是硅酸盐。类木行星是大型气体行星，木星和土星是典型的类木行星。这八颗行星中，水星、金星、地球和火星都是类地行星，但这里我们也将月球作为行星介绍一下。月球是我们研究最多的一个，因为它是地球的卫星，距离地球最近，而且和地球非常相似。了解行星和卫星意味着更深入地了解地球，研究地球是如何演化的，预测地球未来会是什么样子，这对人类来说非常重要，这是一个重要的问题。且不说地球对人类的生存有多么重要。如果人类生活在地球上而不知道地球是什么样子、地球有多大以及它的结构，那么生活在地球上就太混乱了。因此，我们需要了解地球，了解地球，了解地球。
火星火星距离太阳比较近，是第七大行星。火星是目前人类最关注的星球，而且火星虽然也有气体，但是很稀薄，只有地球气体的1%。由于能量和光线较少，颜色显得更柔和、更明亮。火星非常干燥而且非常寒冷，表面平均温度仅为-63摄氏度。无论是水、二氧化碳还是其他气体，它们到达火星后都会变成固体，因此火星上不存在更高级的生命。我看到有几篇文章说，“我们仔细研究一下火星吧。将来，如果地球不再可行，我们都坐火箭去火星生活。”这个故事愚人节归结起来就是，在很长一段时间内，火星的生存能力甚至比地球还要差。
金星金星是距离地球最近的行星，西方人称它为维纳斯女神，中国人称它为太白，人人都喜爱它。金星的亮度仅次于月亮，黎明前出现在东方天空的称为“启明”，黄昏后出现在西方天空的称为“长庚”。它能量巨大，温度极高，表面温度高达480度以上。没有生命能够在如此高的温度下生存，更不用说高级生命了。也就是说，金星是一颗炽热且难以穿透的行星，其外表面覆盖着硫酸云。
月球-地球老照片月球是我们最想看到和了解的东西。月亮根本没有能量，它所有的光都来自太阳。月亮明亮的时候很美丽，但它只是一个“僵尸”。
根据地球与月球的碰撞，月球是如何形成的？有一种理论叫“地月撞击说”：地质历史上的某一天，一个火星大小的物体与地球相撞。 与相撞。碰撞后，材料填充了空间并部分粘合在一起。我中有你，你也有我，最后他们再次分离，从而产生了月亮。这一理论至今仍占主导地位。我们为什么研究月球？它能提供地球演化的信息吗？虽然月球现在“死了”，但它相当于地球的一张老照片。
月球也有三层：月幔、月核和月壳，但它们与地球有很大不同。这不是大洋大陆结构，而是撞击坑结构，我们看到的黑色圆圈就是撞击形成的。白色区域是被称为斜长岩高原的月球“陆地”，黑色区域是陨石撞击后月幔融化和岩浆喷发形成的海洋“海洋”。
撞击月球过程：陨石撞击月球
四十亿年前，发生过多次碰撞，当时月球表面很热，形成的陨石坑呈红色，后来逐渐冷却到现在的状态。即使现在，陨石撞击仍在继续，如果月球还活着，它们就会落入海洋，但当没有生命时，我们在月球上看到的唯一的陨石坑就是撞击坑。
月球上最古老的石头那么，月球有多老了？它的斜长石大陆地壳已有44 亿年的历史，与地球上最古老的花岗岩的年龄相同。
月球岩石样本月球岩石样本和地球岩石样本之间存在差异。除斜长岩外，还有玄武岩。玄武岩比较常见，在五大连池、长白山都有发现。然而，klipite在月球或地球上都看不到，它是一种含有大量钾和稀土元素的岩石。此外，地球上主要的大陆地壳岩石类型—— 花岗岩并不存在于月球上。尽管月球和地球关系密切，但它们的演化历史却截然不同。月球是碰撞构造，没有海洋或大陆，尚未进入板块构造阶段。
我们看到一颗颗陨石撞击月球，这意味着月球正在一颗颗演化。随后的撞击坑覆盖了之前的撞击坑，科学家们研究了这些撞击坑，以计算月球从最年轻的玛丽亚“死亡”的时间。中国嫦娥五号飞船采集了月球土壤样本，计算出其年龄为20亿年。到目前为止，人们认为月球大约在31亿年前死亡，但现在它的年龄已经确定，它有可能要到20亿年前才会死亡。月球“死亡”是什么概念？也就是说，不存在生命、能量、地震、岩浆或其他活动。
接下来，我们把月球想象成一颗行星，看看行星从诞生到灭绝的过程。月球生长速度如此之快，以至于在20亿年前因内能耗尽而彻底灭绝。下面的火星即将进入森林，但它的颜色暗淡，没有大气，也没有水。地球充满了水、氧气和生命力。达到月球条件需要多长时间？大约45亿年。这样的从出生到死亡的旅程就是地球的命运。如果我们进一步回顾金星，我们可以说金星是一颗“灾难性的行星”。因为它太年轻了，现在还很热，但未来它可能会慢慢冷却下来，变成一个不一样的地球。不过，也有一种理论认为，金星在8亿年前经历了一场大灾难，其原有的大气层和海洋都被冲走了。所以对金星的研究有两个方向：看金星是否继续演化，变得更凉爽、更宜居，如果是灾难性的，我们应该如何看待灾难性事件的发生？这为地球的预警提供了新的依据和信息。地球会永远适合居住吗？完成：80% //////////地球是太阳系中最幸运的行星，具有“四个特征”：万物生长所必需的宏观视野。水和氧气；存在的唯一一个完全进化到目前状态的星球；唯一一个有生命、森林、草、树木和高等动物，可以控制世界的星球；唯一一个拥有——个人类的星球。早期地球没有氧气，那么氧气是什么时候产生的？早期没有水，那么它从哪里来呢？这是地球科学需要认真研究的。有。
地球历史上的两次重大氧化现象目前已知地球上在23.5亿年至22亿年前发生过两次重大氧化现象，称为GOE（古元古代氧化事件）。 NOE（新元古代氧化事件），发生在600 至7 亿年前。这两次主要的氧化事件导致了地球上目前的氧气水平。
地球历史巨变中，氧气从何而来？为什么会突然上涨呢？有许多假设，其中之一称为雪球假设。 7亿年前的地球被称为雪球地球，从赤道到两极都被冰雪覆盖，但随后二氧化碳发生变化，冰融化，出现了氧气。
右图中的蓝色阶段是雪球地球时代，当时这样的灾难给地球带来了福气，五亿多年前发生了寒武纪生命大爆发，逐渐发展到了现在地球的繁荣。甚至更早，第一次大氧化事件导致了真核生物的诞生。这就是地球演化的过程，氧气首先是从地球本身产生的。深层演化关系：从地核到地幔，含有氢和氧的物质逐渐被带到地表。还有潜在的灾难，例如来自其他行星的碰撞会产生水和氧气。原因可能不是一个，而是可能来自多种来源。例如，如此大量的氮气如何在大气深处分解？我还没有完全计算出来，但是即使我计算并加起来，数字总是错误的。可能还有其他问题，比如来自内部深处的东西，或者来自天体碰撞的东西。来源一定是不同的。地球历史上的两次重大氧化事件导致了地球现在的繁荣，氧气浓度的变化导致了动物的进化。动物相继出现，从早期微生物到高级生命形式，但这种进化会永远持续下去吗？我们就是这样一天天进化的吗？不，这是一个戏剧性的发展。更高级生命的出现导致氧气的快速减少和增加，这与地球历史上许多生命的大规模灭绝有关，例如恐龙大规模灭绝。
氧气浓度变化与物种灭绝高等生物的大规模灭绝是由于全球环境的变化造成的，而全球环境的变化也是地球演化的一种表现。这种变化可能是由火星或其他行星受到太阳系某些变化的影响引起的，但也可能是由地球本身或其岩浆地壳结构的变化引起的。
水的起源与演化水从哪里来？在44亿年前的锆石中发现了水的作用，但尚不清楚是否是宏观水。右下照片中，可以看到厚厚的岩石，但这些都是淹没在水中的岩石，所以当时存在宏观的水。宏观水存在于39亿年前。我们仍然需要研究宏观的水和地球演化：结构、矿物和生物的演化，而演化是地球的一个重要科学前沿。
矿物质和微生物随时间的演化地球的演化和其他类地行星一样，遵循客观的演化规律：地球内部能量的消耗规则也受到太阳系运动的影响。人类无法从根本上改变这一进化过程。地球本身也遵循从不适合居住到适合居住再到不适合居住的演化模式。太阳系中没有其他行星像地球一样适合居住。在地球46亿年的漫长进化史上，显生宙只持续了约5亿年，晚期智人直到约5万年前才出现。人类有足够的时间了解地球，继续探索，获取更多的科学知识。我们神圣的责任和使命已完成：90% //////////了解了地球如何演化后，我们神圣的责任和使命是什么？人类对地球的需求和消耗造成了三大问题：人类生存环境、人力资源问题、地质灾害、人为灾害。这导致了新科学——人地关系的形成。首先要认识地球的客观规律，其次要遵循地球的客观规律，最后要根据客观规律、在人类的承受范围内合理利用地球资源，保护地球表面环境。可能性。人类无法在地球上生存，人类的生存和发展也离不开地球资源，这一点无法改变。人类历史经历了石器时代、青铜时代、铁器时代，再进入能源时代、电子时代，但如果没有自然，就很难超越。
人类活动时刻影响着地球环境。比如说，以人类活动消耗氧气的过程为例，如果我们消耗过多的氧气，空气就不再清新舒适。因此，地球人类的使命和责任就是了解地球演化的规律，特别是未来的规律，而地质学无疑将成为未来自然科学的巅峰，并为此合理利用地球资源。 这是。我们要理性、科学地保护全球环境；我们还要坚持和平共处的国际发展观。在此，我呼吁大家热爱科学、捍卫科学、研究科学、从事科学。科学是接近客观认识事物的知识，要想真正认识世界，就必须掌握真理，如果违背真理，我们就一事无成。最后以恩格斯《天问》的一句话结束。就其本质而言，地质学主要是研究我们从未经历过的过程，以及没有人经历过的过程，因此我们必须挖掘最终的过程。最终的真相，需要付出很大的努力。地球科学非常重要，恩格斯说地球科学是终极原理。我们希望每个人都能了解地球科学，为我们共同的家园地球做出贡献。谢谢大家！
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来源：格致论坛中国工程科技知识中心_学术界成立。添加微信：xpcztym邀请您进群