自从有卫星以来,人们第一次知道了从太空中看,地球就是一颗蓝绿相间的行星——蓝色的是海洋,绿色的是陆地上的植被。从那以后,每当人们想起地球,都会起首想起这个经典的形象。
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但实际上,地球的形象并不是亘古稳定的。在植物登陆之前的40多亿年的漫长光阴中,地球的外貌就好像川剧中的变脸大师一样,变化过不下10次。
这时候地球才刚刚诞生——简单来说,就是无数千米直径的小行星相互碰撞,并汇聚长大。在碰撞中,动能转化为热能,让原本为石质的小行星熔融变成岩浆,同时小行星本身携带的放射性元素因为小行星熔融而开始下沉并汇聚到地核中,以放射性衰变的形式源源不停地为地球提供热量。
这时候,整个地球就是岩浆球,因此也没有海陆之分,当时候的地球可能长这样↓
地球形成于大约45.5亿年前,无数小行星的撞击让地球变成一个红彤彤的岩浆球,图片中的环状就是撞击产生的。图片泉源:flickr/Kevin Gill
大概还是45亿年前,地球形成后很快开始冷却——这很好理解,一杯热水放在室温下会变成常温水,炽热的地球在匀称温度-270℃的宇宙中自然也会变凉。豁亮的岩浆冷却后变成了黑乎乎的玄武质岩石,它们覆盖在地表,让地球变成玄色。
当然,这个过程是逐步发生的,先是红背景下产生小黑斑,然后黑斑变大,赤色退缩,末了玄色差不多覆盖整个地球。终极,地球整体变成个黑球。
地球渐渐冷却的过程,玄色越来越多,终极将会变成一个黑地球。图片泉源:wikipedia/Jack Madden
这时候依然没有一样平常意义上的海陆之分,但假如你把岩浆海也叫海的话,那么地球陆地上大概是这样的↓
45亿年前地球景象想象图。图片泉源:NASA
这时期的地球上,“陆地”全部由玄色玄武岩构成,天空由温度高达数百摄氏度以致上千摄氏度的铅灰色硅酸盐云构成。“海洋”则是赤色的流动岩浆。
随着地球的降温,地表终于整个凝固下来,原本炽热的硅酸盐云也因冷却而以硅酸盐雨的形式降落到地表(这里的硅酸盐云,可以简单理解为各种岩石熔融蒸发的产物;硅酸盐雨,简单理解就是熔融态的沙子。依然无法想象的话,去搜一搜吹玻璃的图片,大概就是那种结果)。
吹玻璃。图库版权图片,不授权转载
然后,随着温度继续低落,云层中的水蒸气也得以冷却凝结,变成雨水了。
这些水蒸气大多来自岩浆,岩石的身分中着实也有水,它们以水分子,或是氢根、氢氧根离子的形式保存在岩石中,待岩石熔融后就混入岩浆中,终极因化学反应而形成自由的水分子,随着岩浆暴露在地表,水分子就以蒸汽形式蒸发到大气中。这是地球上大部分水的泉源。
这时候,整个地球可能都被海洋包围,海洋中星星点点分布着大量火山,这些火山或在水面之上构成小型火山岛,或在水下形成海底火山——总之,这时候地球的地壳、地幔、地核三层的圈层结构还没有形成,因此并不存在板块活动与绵延的山脉。
当时的地球或许长这样,整个被海水包裹,海洋中零散分布着小型火山岛。图片泉源:wikipedia
假如贴近岛屿看,可能还会发现有大量的玄武岩石柱存在,其构成的风景可能如下图:
玄武岩石柱。图片泉源:wikipedia
现在地球上也有很多这种风景,比如大名鼎鼎的巨人之路等等。而在国内也到处都是这种石柱风景,此中最著名的可能要数福建漳州滨海火山国家地质公园了。
巨人之路的风光。图库版权图片,不授权转载
地球此时可能已经形成了圈层结构,也开始形成板块活动了(但是很多科学家认为并没有,此问题很有争议)。在板块活动的作用下,地球上原本形成的小小的零散陆块开始碰撞到一起,陆地从岛屿和小陆块变成大片陆地,陆地上也开始出现山脉。
别的,不停的火山活动,也让火山岛的面积开始扩大,甚至连成一片,地球上出现了大大小小的陆地。
但此时,太阳系中开始出现大规模的小行星碰撞事件,无数小行星接连不停撞击在内太阳系的各大岩石行星上,科学家将此次事件称为后期重轰炸事件。
处于重轰炸时期的地球,当时固然有了陆地,但地球可能就是一张“麻子脸”。图片泉源:NASA
这时候的地球上,也可能与月球、火星、金星雷同,出现了许多陨石坑。当时的地表荒凉干燥,其宏观的景观以陨石坑为主。此中大型陨石坑中央凹陷,四周隆起形成环形山。
在环形山中心,可能形成巨大的湖泊,在环形山上同时也形成了向下方流动的河道。但此时的陆地依然荒凉无比,毫无生命迹象。
环形山中心的湖泊。图片泉源:NASA
与此同时,由于地表出现了高低起伏,也因此出现了河道,河道在流动过程中,开始冲刷周边的玄武岩陆地,将这些玄武岩磨碎并带走。
在有些长长的河道中,由于河道的远程搬运,玄武岩的许多深色矿物都被侵蚀消散,只留下淡色矿物,因此,此时的地表除了出现深色的岩浆岩之外,还开始出现淡色的沉积岩。
当代在玄武岩石柱间穿行的河道,40亿年前的地球陆地上这种风景可能到处可见,但无一例外,没有任何生命。图片泉源:wikicommons
经过长期的河道冲刷和沉积,此时的地表可能已经开始被沉积岩覆盖了,原本大规模的深色色调退去,这时的地表整体可能就是淡色色调了——比如浅黄色之类的。
陆地上依然是小型山峰(或山脉),山脉间是河道在穿行,陆地上的陨石坑依然密密麻麻。
科学家对火星上有水时候的想象图。图片泉源:NASA
这时候最大的看点是最早的生物。
不过此时的生物仅仅是一些海洋微生物,此中一些浮游生存,另一些则聚集在海岸边,以微生物藻席(下图右侧海边的小坨坨们)的形式存在。这些藻席形成的化石被称为叠层石,如当代界各地都有叠层石的存在。
海边风光可能如下图所示,但颜色可能雷同第一张图中的黄色色调。
此时海边风光的想象图。图片泉源:wikipedia
此时,最早的大陆出现了,名为凯诺兰大陆(有争议),同时板块活动也确定启动了,陆地上开始形成大规模的山脉。
此外,早期的光互助用生物也出现了,大气中开始出现氧气,这些氧气会很快氧化陆地上的铁元素,使得陆地上整体呈现赤色色调。
诺兰大陆存不存在,以及其形态着实还很有争议。图片泉源:wikipedia
这是科学家对火星30多亿年前的样子的想象图,地球当时大约与此相似,甚至可能更红一点儿,因为地球氧气更多,对铁的氧化会更充实。图片泉源:ESO
假如深入陆地观察,陆地上此时应该已经有了山脉、河道、三角洲等地貌,只不过当时陆地上是荒凉的,没有植被覆盖而已。
当时地球的地貌细节应该与现在的火星雷同,我们可以从火星上找到当时地球的影子。
本图是NASA艺术家对有水的火星的想象图,从太空视角看当时的地球可能与此雷同,但地球可能会更偏红一点儿。图片泉源:NASA
当时的地球上也有了大峡谷,这是巨大河道塑造出来的景观。图片泉源:NASA
科学家对火星上河道与三角洲的还原,三角洲上还有一个明显的陨石坑,当时地球的陆地上也到处都是陨石坑。图片泉源:NASA
无水的本地山脉。图片泉源:NASA
山脚下的荒原。图片泉源:NASA
由于海洋中浮游生物大量繁殖,植物光互助用吸取了巨量二氧化碳,导致地球降温。这时候地球进入一个大冰期,有科学家将其称为第一次雪球地球事件,这时不管陆地还是海洋都被冰雪覆盖,因此地球是一个雪球,陆地上也白茫茫一片。
冰雪覆盖的地球。图片泉源:MIKKEL JUUL JENSEN/SPL/COSMOS)
当时陆地上的冰湖和河道可能与此雷同。图片泉源:ESA-A.Gers
陆地上的山脉也都被冰雪覆盖,与现在的南极雷同。图片泉源:Anne Frhlich
当然,也不是全无生物,在某些开阔海域,还能看到许多藻类在一起生存,它们可能把一片海洋都染成了蓝绿色的条带,可能雷同这样↓
海洋被染成了蓝绿色的条带。图片泉源:NASA
由于火山连续喷发,二氧化碳在大气中再次积累起来,地球重回温暖,大冰期竣事,地球又变成了之前的容貌——巨大的蓝色海洋间,赤色大陆点缀此中。
大冰期竣事后的地球想象图。图片泉源:NASA
在大陆边上可能能见到冰川消融后的大片蓝绿藻,它们在太古的海面上构成了藻华。
当代海边的风景,从陆地上就能看到海水一片绿。图片泉源:NASA
当代陆地边的藻华。图片泉源:NASA
由于天气变冷,地球再次变成雪球,参考上上节。
这时候植物早已顺应了淡水环境,甚至最早的植物可能也已经开始登陆。不过可以肯定的是,有一些蓝绿藻先于植物登上了陆地,它们与某些真菌一起共生,形成地衣,这些地衣覆盖在河湖海岸的岩石上,色彩斑斓。
某些原始浮游藻类可能已经顺应了淡水环境,开始在本地的淡水河湖中繁衍,同时也有一些地衣可能也登上了陆地,图中水边绿色的斑点可能就是这些生物。图片泉源:NASA
当代岩石上的地衣。图片泉源:wikipedia
植物登陆了……地球渐渐变成了我们熟悉的容貌。
出品|科普中国
作者|地星引力
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