地球，是人类赖以生存的家园，在几十万年的漫长岁月中，人类在地球上繁衍生息，不断发展，时至今日，我们人类已经成为宇宙中具有高度文明的智慧之花，把地球装点得更加绚丽多姿。
　　从天文学的角度讲，地球又只是恒星系统中一颗普通的行星，它伴随着太阳系演化、发展，至今已有46 亿年的历史了。当人类进入了文明时代，就一直在探索我们脚下的这块大地的本质是什么。经过千百年的努力，终于认识到托起人类的这块大地原来是一个硕大无朋的球体。当人类跨入了高度发达的宇航时代，终于有能力步入太空，从地球以外的角度俯视我们这颗星球：蓝色的行星——地球。飘忽变幻的白云缭绕其上，海洋平如明镜，与之蜿蜒相接的大陆美景纷呈，她堪称宇宙间最美丽的天体。
　　地球在太阳系中，是距太阳由近至远排起的第三颗行星，正是由于地球所处的位置，使它成为宇宙间的一个奇迹。地球距太阳的距离，给地球带来了很大的好处，从地球及太阳系的诞生情形看，如金星、火星这样的类地行星，与地球是几乎同时期形成，也几乎是由同样的物质组成的，但为什么只有地球上出现了生命呢？根本的原因是地球上有液态水，而其他行星没有。
　　金星被称为地球的“兄弟行星”，据现在对金星观测所知，它的大小、质量、构成都与地球很相似，但它却是个被厚厚大气层笼罩着的，表面温度高达500 度的死星，与地球平稳的气候相比，其差别有若天国与地狱！金星在诞生不久，它的原始大气层中也充满着水分子，而后，却被太阳紫外线分解，成了氢和氧，飞散到太空中去了。到底是什么原因使得“两兄弟”的命运如此不同呢？科学家认为是因两者距太阳远近不同造成的。地球距太阳14.96×108 千米，而金星距太阳只有10.82×108 千米，这使得金星受到太阳的照射要比地球强得多。金星大气中的水蒸气，还未来得及冷却成雨降落时， 就被来自太阳过强的紫外线分解了，金星上的水就这样永久地被夺走了，金星是这样，比金星更靠近太阳的水星自不待言了。
　　比地球更远离太阳的行星，虽也不乏水分，但由于离太阳太远，受到的太阳辐射量不够多，表面温度不高，水都是以冰的形式存在，比如，木星的卫星：木卫二，就被数百公里厚的冰层覆盖着，在那种情况下，出现生命也是不可能的。
　　由此可见，地球所处的地位是多么的妙不可言。根据一位日本科学家的计算：地球的位置从现在的地方靠近太阳15％的距离，或远离太阳15％的距离，都会使液态水无法在地球上存在。

　　自古以来，人们对于地球诞生的方式有过种种猜测。我国古代就有著名的盘古开天辟地的神话。这个神话是这样说的：在还没有天和地以前，宇宙到处都是一片漆黑，像一个大鸡蛋。在这“鸡蛋”里有个叫盘古的人，他沉睡着，一天天地成长着。有一天，他醒来了，睁开眼一看，什么东西也看不见，就顺手抓起一把大板斧，用力劈去，只听到一声巨响，这个“鸡蛋”壳裂开了。这时，一些轻而清的东西慢慢散开上升，变成了天；另一些重而混的东西慢慢下沉，变成了地。
　　盘古怕天和地再合拢起来，于是就用头顶着天，脚踩着地。以后天和地已经很牢固了，盘古终因疲劳过度而死去。在他临死之前，从他嘴里呼出的气变成了风和云，他的声音变成了轰隆隆的雷，左眼变成了太阳，右眼变成了月亮，血液变成了江河等等。也就是说，盘古创造了整个地球。
　　当然，这个神话没有什么科学根据。那么，地球到底是怎样诞生的呢？
　　18 世纪，法国的哲学家康德和天文学家拉普拉斯，经过研究，提出了太阳系起源的星云学说。他们认为，在很久很久以前，在现在的太阳系所在的空间里，既没有太阳，也没有地球和其他行星，只有一团由尘埃和气体等物质结成的原始星云。由于星云中的物质都在不停地做没有规则的运动，因此，这些物质间经常相互碰撞，凝成团块。渐渐地，团块越来越大。最后，引力最强的中心部分的物质最多，形成了太阳；其他小团块形成了地球等星体。200 多年来，星云学说的基本观点被越来越多的科学家肯定，至今已得到比较一致的认同，同时也受到一定的挑战。有的科学家对星云学说的具体内容进行补充和发展，也有的科学家提出不同看法。目前，关于地球起源的学说有数十种之多，然而，究竟哪种说法符合客观事实，还无法十分肯定地加以判定。
　　千百万年前的地球是谁的世界呢？对于这个耐人寻味的问题，首先要从地球本身说起。
　　在无边无际的宇宙深处，有一颗被人们称为渺小而不平凡的行星——地球。地球一年围绕着太阳转动一圈，所以叫行星。科学家们经过长期努力，搜集了多方面资料，已为我们提供了越来越多的有关地球的知识。大多数人认为地球是由不断旋转的宇宙尘埃聚集凝结而成的球体（即星云学说），距今已有漫长的45 亿年历史了。从太空看地球，它是一颗极易被忽视的天体。然而，正是这平凡的天体，创造了宇宙中的一大奇迹：建立了独特的大气层和特有的液态水，构成了有利于生物生存、繁衍的环境，从而使它成为目前已知的唯一有生物，特别是有智慧生物存在的天体。
　　不过，地球并不是滚圆的，它的赤道半径是6378.160 公里，极半径是6356.755 公里，两者相差21.385 公里。为什么赤道半径比极半径长呢？因为地球除了绕太阳公转以外，同时也在自转，一昼夜自转一圈。赤道距轴心最远，离心力最大，从而赤道半径被拉长了。因此，确切地说，地球是一个微扁的椭球体，形状像一只桔子。
　　就结构而言，整个地球又好像是一只鸡蛋，是由一层套一层的同心壳层构成的。一般把地球核心部分称为地核，地核外面的壳层是地幔。地核与地幔接触面位于地下2898 公里，该面叫古登堡面。地幔的外面是地球的表层—地壳。地幔与地壳的接触面位于地下33 公里，名叫莫霍面。各个壳层的刚性和密度是受温度和压力控制的，地球内部的放射性物质蜕变产生的大量热能，使地心部分温度高达3000℃，所以地球内部大部分为白炽状态。由地球表层向中心，压力越来越大。组成地壳的物质温度较低，所受压力较小，所以是固体状态。

　　对于生命是如何在地球上出现的，现在人们已不再用上帝造物，女娲造人等宗教故事和神话传说来解释了。但是，对于这个问题，目前还是处于猜测和提出假说阶段，还不能彻底、完善地解释清楚，但随着生命科学的进步，人们终会解开这个千古之谜的。
　　现在，我们已经知道，宇宙中的一切物质都是由原子组成的，再由原子组合成分子，不同分子的排列组合，形成了各式各样不同的物质。宇宙的历史，也是原子连结后，形成复杂结合物的历史。而生命物质——有机物，才是宇宙中这种结合构造出的最复杂的东西，它的复杂性，远非无机物可比拟。
　　有机物是由蛋白质和核酸构成的，蛋白质又是由较为简单的分子氨基酸组成的。核酸中的脱氧核糖核酸（DNA），它保存有生命代代相传的密码。靠着它，下一代生物才能造就出同上一代一样的“外貌”和“秉赋”。这些生命必备的有机物是怎样在地球表面产生的呢？
　　诺贝尔化学奖获得者哈罗德·尤瑞提出这样一种看法：地球原始的大气层，大部分是由氢和氮的化合物——如甲烷、氨（NH3）和水蒸气组成，这些化合物里的化学元素，即氢、碳、氮、氧，是形成氨基酸和蛋白质分子的基本成分。这些简单的氧化合物分子，受到太阳紫外线的辐射，以及地球大气层中雷电的影响，可以结合成较为复杂的氨基酸分子。他的这个观点已被他的研究生斯坦利·米勒，在实验室中通过实验证明了。其他科学家也通过实验，在甲烷、氨气、水蒸气等混合物中造出了糖类和碱基。而那种在大气层中不断形成的氨基酸，随雨水降到地面，进入海洋。在海水里形成浓度较高的溶液，溶液中的氨基酸结合形成蛋白质，而糖类和碱基分别组成了各种核酸，在某个时刻，核酸与蛋白质结合，形成了活的有机体，有了独特的繁殖再生能力。最原始的单细胞生物体就这样进化出来了。
　　前苏联科学家奥巴林，在1924 年发表了著名的《生命的起源》一书。书中，他在生物化学、地球化学和宇宙学的大量材料基础上，提出了生命起源的原生物进化假说，即“异养假说”，系统地论述了生命起源的化学进化过程。
　　据推测，在38 亿年前，地球上已有了古老的菌类，这些菌类都能在高温、高压、黑暗无光的条件下存活，它们以海水中溶解的有机物为养料。另有一些有机体，则完全靠无机物而生长，这就是所谓的吃矿物的有机体，如现在仍存在的“硫、铁细菌”。
　　当时地球上还没有氧气，最初的生物也都是厌氧型生物，在它们的进化过程中，引发了一个重大事件——因突然的变异而出现了会放氧的生物—光合生物，也就是原始植物，它们是利用太阳能的新类型生物，具有了一种非常有用的物质叶绿素，靠它利用太阳能分解空气中的二氧化碳，再利用取得的碳建造有机物质，满足身体生长的需要。这种新型生物摄取营养的方式，与厌氧型生物相比，它的效率提高了约20 倍，能使自身大量繁殖。它们吸收空气中的二氧化碳后放出的氧气，大大地改变了地球的面貌。这种能放氧的生物早在35 亿年前，就已出现在地球上了。科学家们于澳大利亚西海岸发现了这种在地球上最古老的生命化石。现在，海底深处还能找到这类生物，它就是蓝绿藻。
　　由于太阳光中的紫外线，对有机物和生物体有极大的破坏作用，所以，最初的生物，都存活于可吸收紫外线的深海之中。而后，在大约20 亿年前，随着放氧生物的出现，大气中氧气渐渐增多，在大气上层形成了可阻挡紫外线的臭氧层，使得生物由深海进入了浅海，并为生物的登陆，创造了条件。
　　生物以浅海为舞台，发展得更为多样了。这时，已出现了海生软体动物，而藻类也充斥了海洋。在大约6 亿年前的寒武纪时代，统治海洋的是三叶虫和其他一些原始节肢动物，还有一些如海绵、蠕虫一类的早期软体动物。而后，包括海星、珊瑚在内的海生无脊椎动物与一些原始鱼也开始在海中生活了。
　　在大约4 亿年前，由于地壳变动，引起地面上升，海洋退落，随着海底部分露出海面，浅海生物也迫不得已地登陆了。由于初出海水，对陆地生活不适应，这些生物仍生活在海边，不能完全离开水。初期的陆上植物是仅限于水边等潮湿环境里才能生存的羊齿类植物；而初上陆地的动物则多有两栖性，如蛙类，被称为两栖动物。慢慢的，生物适应了陆地生活，由水边向内陆挺进了。这时，植物已由低级的藻类、蕨类，进化成为常绿植物，进而进化为水杉、银杏等裸子植物。陆地上，也已是爬行类动物的天下了，并出现了近代昆虫；海星、鱼类也在极旺盛地繁殖了。在距今1.8 亿年前，有了恐龙等巨型动物以及初级哺乳类动物，也进化出了最初的鸟类。恐龙在生存了大约1.5 亿年之后，终于灭绝了。而哺乳类动物则大量繁殖，同时，出现了许多近代树木，被子植物在陆地上蔓延开来。再往后，哺乳动物开始统治地球，并且进化得更加完美，更加高级，终于在大约200 万年前，灵长类中的一支——古猿，经过几十万年的发展演变，进化为具有高度智慧，会思想的生物——人类。人类是宇宙和地球集几十亿年的功力造就出来的“天之骄子”，是宇宙最伟大的创造。
　　生物的进化是非常缓慢的，由最初的生物体进化到现代人类，历经了数十亿年。如果我们把地球形成至今的整个历史当作一年12 个月来比喻，地球形成的日期算作1 月1 日，则地壳约形成于2 月份，最早的生物体大约出现于4 月份，恐龙类生物的全盛时期就到了12 月中旬，从类人猿进化成人类，只有两小时的历史——发生在12 月31 日晚上十点钟左右。从古人到现代人类，在这一比喻中，目前才生存了5 分钟。

　　目前，我们只发现太阳系中存在生命。太阳系仅仅是银河系中的一个行星系统。银河系中有16 亿个带有行星的太阳系。然而在宇宙中为人们可观察到的那部分，大致有1000 亿个星系。换句话说，产生生命的可能性在宇宙中是无限的。
　　曾有一段时期，不少科学幻想小说把遥远星球上的动物描绘成光着身体、头上长角的怪物；或把昆虫描述成为会独立思考的生物..。对这些问题，美国学者比林斯基认为，在宇宙无数的行星中，最早是在地球上出现了生命。如果，产生生物机体的原始物质到处都是一样，并且，地球上和地球外的生物机体有着类似的生化结构，那么，他们发展的道路应该是相同的。整个宇宙的生命进化也应该在平行的路线上。
　　早在100 多年前，查理·达尔文奠定了生物进化的基本规律：生命总是从低级向高级发展的，这个过程是在偶然突变和必须适应周围环境的相互作用下发生的。
　　地球上的生命是从单细胞向多细胞不断发展的，然后向鱼类、爬行类、鸟类、哺乳类等动物进化，最后进化为人类。这均在自然选择的基础上实现的。谁不能适应外界生存的条件，谁就断绝了发展的道路。比林斯基认为， 按照这个原理，可以设想其他星球上的生物在一定程度上也应该与地球上的进化是相似的。例如，陆地上的动物如果没有脚，就有可能成为那些食肉性猛兽轻而易获的猎物；如果鱼没有鳍，就无法适应水中生活。就是说，进化中某些缺陷会使缺乏适应能力的种类招致绝迹，那么在其他星球上也应是相同的。
　　至于其他星球上生物的外貌，在一定程度上取决于这个星球的重力作用。例如，在引力不大的小星球上，树木可能长到150 米高，而大多数动物的外表看起来会像是猎狗与长颈鹿的混杂种：都有粗壮的躯体、长长的头颈、轻盈的脚步。在那些重力大于地球的大行星上，动物看上去会像压扁的大象， 有粗壮扁圆的身体、粗短的四肢以及四角形头颅。如果在引力比地球大4 倍的星球上，我们体重为64 公斤，在那里就变成了320 公斤。为了要支撑自身的重量，人的骨胳应像大象的骨架；为了要有充裕的血液供给全身的肌群，人就必须有一颗硕大而强健的心脏。
　　假如地球上的生命一旦要重新从无到有进化发展，那么，将来出现的动物界和有智慧的生命不可能是现今地球生物的复制品。比林斯基认为，我们现今的模样是很多因素混合作用的结果，并具有突变和偶然的性质，例如地质和气候的因素。成千上万的种类从地球上消失和绝迹，就是由于它们不能很快地适应气候的突然变化。恐龙就不能抗御7500 年前开始的气候骤然变冷，在长达几千万年的地球变冷过程中，大量的动物绝迹了。正是由于这种偶然性，人类的祖先——类人猿才得到了自身的发展。
　　如果爬行动物能抗御猝然寒冷的袭击，那么它们是否能成为具有智慧动物的祖先呢？甚至可这样设想，它已向接近类人猿的阶段前进了一步，全身长出了毛皮，但是还不具备保温御寒的能力，仍是一种经受不起寒冷的新种。然而有些种类的动物在进化的过程中却可能从大量个体中摆脱出来，成为一个分支，向有智慧的生物过渡。这种动物最有希望有可能是巨型鸟类，因为它们有飞行的能力，可逃脱那场寒冷的大灾难，此外鸟类还有可能使其双翼发展成为万能的双手，而脚爪可进化为下肢，成为直立而行。假设哺乳动物的进化没能成功，鸟类成为有智慧的祖先是完全可能的。
　　在古代，如果浅水滩中的鱼没能爬上陆地，最终也未能迁徙到大陆，那么海洋中也许会有大群的其他动物爬上陆地，其中最有可能的应是章鱼。现今的章鱼，尽管它的脑子只有花生仁那么小，但具有与众不同的能力，会巧妙地利用周围环境（如为自身建造陷避处或防护洞），同时还有非常敏锐的感觉：当它受到威胁和侵犯时善于改变自身的颜色。
　　但是必须记住，只有当那些庞大的爬行动物消失时，进化才有指望，那些细小生物的生存才有了自由之路。否则，原始的哺乳动物在自然界可能还是一个不幸儿。
　　某些已进化的动物逐渐迁徙到树林里，哺乳动物中的某个种在千百万年中演变成为有双手和大脑发达的类人猿。然而有些原在地面上生活的哺乳动物，由于适应到空中捕食，而长出了双翼。比林斯基认为，原始的蝙蝠在进化中也有可能演变成有智慧的生物，因为它的同代者也许只有类人猿可作伴。但人类的祖先走出森林，到草原上去寻食和捕猎。因此，在进化的祖先却有得天独厚的优越性，能适应并能改变环境。由于气候的变化，使部分茂密的森林枯萎了，而热带草原却开阔了。这就迫使人类的祖先走出森林，到草原上去寻食和捕猎。因此，在进化的竞争中，他们就远远地超过有翼的动物，到达智慧生物的顶峰。

　　人类正确地认识所居住的这个星球的形状，经历了漫长的时间，也付出了巨大的代价。远古时代，人们用“天圆地方”来解释我们周围世界。随着生产力和科学技术的不断发展，人类逐渐认识地球的基本形状。通过海上航行，对月蚀和日蚀的研究，以至人类第一次环球航行探险的成功，人们最后证实了地球是个球体。可是，只是到了科学技术高度发展的今天，由于人类地球卫星的发射成功，使人类有可能从几十万公里的宇宙空间观测地球，于是人类对地球的形状才有了精确的概念。
　　现在已经明白，地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的球体。因此，它并非人们一般所认识的那样具有正圆形状的球体。事实上，从地心到两极的半径比地心到赤道的半径短一些，所以地球是个扁球体。1971 年，国际大地测量和地球物理协会决定采用以下数据：
　　赤道半径（长半径）为6378.160 公里；极半径（短半径）为6356.775 公里。
　　尽管扁率很小，可它对人造卫星的轨道的变化却有着极其灵敏的影响。人类对地球的认识或许到此为止了吧？不，通过近年来人造卫星的观测发现，地球也不是以赤道平面为对称平面的扁球体，而是北半球较细、较长些，南半球较粗、较短些。地球的北极半径比南极半径（均以海平面为准）长40 米左右。这样一来人们终于确认：地球是个不规则的扁球体，还有点像梨状体。
　　对地球形状的科学认识有些什么意义呢？首先，由此人们明白了正是由于地球是个不透明的球体，使得在同一时刻太阳只能照亮半个地球，产生了地球上的昼夜之分。同时，地球的形状又使地球上太阳光线照射的角度有规律地由赤道向两极逐渐减小，造成地球上所接受的太阳光和热按从低纬度到高纬度逐渐递减，形成了地球上的热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带等五带。而且，对地球形状的精确认识，对于现代化的航空、航海，对于现代通讯，以至于人类征服宇宙空间的宇宙航行都有着极为重要的意义，因为它为这些航行提供了许多准确可靠的数据。然而，从微观上看，地球的形状和大小是在不断变化着的。地球是个没有生命的东西，照说没有生命的东西大概不会有大小的变化吧？可是，事实并不是这样，譬如：我国长江口的崇明岛就是从水里长出来的——由江水所挟带的泥沙淤积而成；上海，这个建筑着高楼大厦的都市，在若干万年前，也不过是鱼类悠游的地方。地球显然没有生命，但是它却一刻也没有停止过变化。它究竟是在变大，还是变小呢？目前，说法还不一致。
　　有人说，地球是从太阳里分裂出来的。起初也是一团炽热的熔体，经过长时期的冷凝后，就收缩成有硬壳的地球了，因此地球是在缩小。并且科学家对阿尔卑斯山作了调查研究后，推断地球的半径比两亿多年前（即阿尔卑斯山开始形成时）缩短了两公里；也就是说，地球的半径每年缩短了1％毫米。
　　又有人说，根据阿尔卑斯山的情况，还不能给整个地球的发展作出结论，地球的形状和大小的变化是复杂的，譬如现在发现沿赤道——地球的半径有加长的现象。
　　另外有些人说，地球是由宇宙尘埃积聚起来的。这种尘埃还在继续向地球上聚集，譬如经常有陨石落到地球上来。据科学家估计，一昼夜间进入地球大气中的宇宙尘埃，约有10 万吨之多；而地球上大气层的物质也在不断地向宇宙太空散失，不过这一数量非常微小。
　　地球究竟是在长大，还是在缩小，目前，这还是一个谜。因为这个问题非常复杂。不过，不论哪一种看法，都证明地球的形状和大小都是在不断地变化。

　　地球诞生于何时？什么时候开始分成地壳、地幔和地核的？生物圈、大气圈和水圈有多少岁了？保护地球上一切生命的磁屏障又有多少岁了？要弄清这些问题是不容易的，何况这一切都属于极其遥远的远古时代。
　　有没有能够探测在几十亿年前的远古时代所发生事件的信号、类似强大的天文望远镜的“望远镜”呢？有，大自然创造了一个向导，这便是独特的地质钟（说得更确切些，甚至可说是宇宙钟），它将人类带往神秘的地球童年迷宫。这是一种基于放射性元素衰变规律的钟。一种元素的同位素在失去了某些粒子后，会魔术般地具有其他元素的性质，这就是衰变。取一块岩石， 我们便能定量地确定其中的“母”物质和“子”物质，以及估计衰变的时间——岩石的年龄。岩石还有一种更奇妙的性质：每种元素都以它自己独特的、互不重复的、均匀的特征速度发生衰变，而与时间、压力、温度统统有关。这样的“钟”走得相当准，更兼有几种“牌号”可供选择：铷一锶“钟”（半衰期488 亿年），铀238—铅“钟”（半衰期45 亿年），钾40—氩“钟”（半衰期12 亿年），最后是记载最近年代的“碳”钟（半衰期5 千万年）。
　　地球有多少岁了？原则说来，根据地球岩石显然是绝不可能知道的。最古老的岩石没有保存下来，地球深处的高温使它们熔化了，于是记录地球青年时代的痕迹也消失了。现在能看到的最古老的化石要算在格陵兰找到的花岗闪长岩，达37 亿年。但这种岩石是第二代的变质岩。
　　陨石是一种不变的“宇宙化石”。各种“牌号”的钟确定各种陨石的年龄很一致，都为45.5 亿年，可将它作为地球的年龄。
　　近年，飞船从月球上带回一些40 亿年前硬化的月面土壤样品，它的年龄是45.5 亿年，与陨石的资料是一致的。正是这种生成于远古时代的宇宙岩石向人类传递了地质学的接力棒。
　　同位素地质年代学可使人类看到更遥远的古代，即看到处于核合成的时代的行星“胚胎”状态。
　　加利福尼亚大学教授林纳德做了一个重要的实验，表明陨石里出现的部分惰性气体氙129 是曾在某个时期存在过的放射性碘129 的衰变产物（后来在地球大气中也发现了这一点）。今天这种碘同位素已不复存在，要知道它的半衰期只有1700 万年。氙129 的发现意味着陨石和地球是在核合成后的几百万年内形成的。可见，地球“胚胎”的产生并不比地球诞生早很多时候。更奇妙的是陨石、地球岩石和月岩样品中各种元素的同位素的比例是相同的。这说明它们都在同一个核“锅”里“煮”过，并在“盛”到行星这个“碗”里以前就已经过了许多次的混合，碘129“记录”到的最后一次太阳系爆发可能与邻近太阳的超新星爆发有关。在超新星产生的可怕冲击下可能开始了原始星云的收缩——这是未来产生行星的必然标志。
　　原始星云在微观上是绝对均匀的，还是由微米大小的、已有各种化学成分的粒子组成的呢？这是物理学家和行星学家们争论的焦点。但不论哪种情形，地球具有球状特征——分层结构则是后来才有的。那么就要问：这发生在什么时候？地核又有多少岁了？这可根据有剩余磁化的岩石的年龄来确定，这种剩余磁化形成于岩石硬化之时。岩石中的基本磁场随当时的磁极方向的变化而转向，并记下了磁场强度。人们假设：一个磁场可通过地球液态铁核内的物质流动而建立。最古老的剩余磁化岩石——辉长岩，是在非洲找到的，它的年龄达26 亿年。这表明地磁场和地核在那时便已存在。有人认为地磁场出现得还要早些，约36～37 亿年前，因为这种年龄的变质岩也发现有剩余磁化。总之，地核出现在很早的地球婴儿时代。这与登月飞船的月球上带回来的月岩是一致的，30 亿年龄的月岩和古剩余磁化有很高的对应磁化强度，与今天的地磁场强度差不多。
　　地核的出现既可能是行星成熟的标志，也可能是大气产生的标志。日本有一教授认为大气产生得很早，并且是以爆炸的方式突然产生的。他仔细地研究了大气和金刚石中的同位素氩40 和氩36，得出地球大气是在40～35 亿年前从地球熔岩中释放出来的结论。最初的大气是由二氧化碳、氮和水汽组成，这种大气层很薄，太阳风和紫外线可以穿过它到达原始土壤上，引起化学变化，产生有机物。如果在原始大气中还有一氧化碳，那么原始暴风雨的闪电也会合成出珍贵的未来生命胞籽，并靠氧气维持。它的出现同样属于遥远的前寒武纪。在古老的沉淀物中发现了“有机”碳，这意味着发现了生命的痕迹。因此，由于生物的光合作用，早在35 亿年前地球大气中就出现了氧气。
　　最后，地球物理学家还必须重视地球化学中有关地幔和地壳交换质量的新资料。用质谱仪测定各种年龄的火山玄武岩样品（从地幔流出的），得到同位素锶87 和锶85 的含量比。锶87 是放射性铷87 衰变来的，所以由这种同位素含量比可以知道铷——锶系列有没有被封闭，以地幔迁移到地壳的元素是“母”元素还是“子”元素。看来这种迁移确实发生了，而且迁移的是铷。原因在于铷有较大的电离半径，于是它比锶更快地占据了岩浆中的“空隙”，然后通过炽热的火山被带到地面上。由此可推出一个重要结论：现代地壳完全不是地球早期发展阶段产生的古代地壳重新结晶的产物，而是发生在整个地球史阶段，由来自地幔的物质逐渐形成。
　　地球学的复杂性还在于研究者的有限生命，与地球内部发生的过程相比短得不可思议。在这种条件下根本不知道用外推的办法是否可靠，而实验室里的物理化学方法也显然是不充分的。对地球学而言，比较可取的一种方法当推行星比较学。选择处于不同发展阶段的行星“样品”，这样便能更好地认识地球。
　　过去通常认为地球的年龄为150亿年。德国波恩大学的两位学者最新研究的成果表明，宇宙诞生至今已有300亿年。
　

　　很久之前，研究地球的科学家就推测地球表面的各种大型构造活动与地球内部物质的运动有密切关系。地球上发生火山喷发、构造地震、造山运动、板块位移这些意义重大及影响深远的地壳活动的根子在地球心脏。可是，对地球心脏的探索却是一件极为困难的事情，到目前为止，人们对地球的认识仅限于肤浅的表皮。在陆地上钻探地层的最强劲钻机现在只能钻入地下10 公里多一点，而海洋的钻探最深只有9000 多米，这个深度只有地壳厚度的1/3。因而，地球的心脏对于人们仍是一个谜。
　　不久前，美国哈佛大学的地球科学家们在向地球心脏进军的征途上迈出了新的步伐，他们利用地震波遥感的方法绘制出了一幅地球地幔的大地图， 从而铺开了一条通往地球心脏的路。这些科学家们利用两个分布在全世界的地震网，用53 次地震时记录到的2000 条地震波曲线资料，在计算机上进行数据处理，并且按地理坐标网格编汇成地图。由于地震波曲线特点反映了地球的岩石特性，当地震波在运动中遇到较刚硬的结晶岩石时，它传播速度较快，在通过较热的、融化的岩浆时，它传播的速度开始降低，从而，根据地震波传播的速度可以解释出许多过去人们所认识不到的特征。
　　首先，通过分析这张地图，人们对地球内部的层状结构有了新的认识。原来，地球内部是由一个多层次构造组成。第一层就是结晶岩石圈，即通常说的地壳。地壳之下2900 公里是所谓的地幔，这是一些温度很高的熔融物质。地幔的里边是镍铁等重金属组成的地核。对地壳活动影响最深的是地幔。它像一个大热机，翻腾着，推动着表面的地壳发生运动。地壳上许多大型运动的驱动力量就来自地幔。美国西部的洛杉矶是地球上地震频繁的地区，现在证明了，正是地壳下面的地幔轻推着这个地区的圣安德烈斯大断层，从而闹得洛杉矶不得安宁。
　　在地图上，人们发现许多大陆是有“深根”的，这些根子延伸到地下480 多公里。例如，南美洲和非洲，最早曾经是连为一体的大陆，以后发生沧桑巨变，板块漂移，现在已经互相分离。可是，在地幔深处，却依然连成为一体，美国和非洲的“根”在地下480 公里可以找到。而亚洲和非洲裂开的“根” 却比地面表现得深些，在红海和亚丁湾下有巨大的裂谷。
　　通过这种类似于X 光透视的方法绘制的图像，人们看到地球表面的许多“热点”，在地球深处可以找到源泉。像经常发生火山喷发的冰岛和夏威夷， 都有“热根”通入地下，这些火山就好像一个地下岩浆的出口，一旦热点显示强烈的活力，地面就会喷发灼热的熔岩。由于这张地球构造的三维地图很有意义，世界上已有50 个地球研究组织联合起来，将布设更密集的探测站， 以取得更丰富的资料，使地球构造图绘制得更加详细。
　　
　

　　今天的自然界是在自然本身活动及人类活动这两种影响下发生变化的， 而两者又常常紧密地交织在一起。其中自然因素引起的变化（不管是长期的还是短期的）都有一个特征：通常是波动的，其数值好像总是在一些相对固定的平均值上下波动。只是在10 万年甚至100 万年才显示出其显著的变化。在自然演变中，生态系统会逐渐与这缓慢变化过程相适应。
　　人工影响的因子，情况却不一样。它们对生态系统的影响可能会导致自然环境的平均状况发生剧烈变化。比如说，某些化学元素（如磷、氮、硫） 的循环显然已遭到破坏。尽管生物圈有着巨大的适应潜力，但看来可能不是以与这种日益增长的侵蚀相匹敌。
　　比如，硝酸盐和磷酸盐这些无机物进入湖后就在那里形成了利于蓝绿藻类繁殖的环境。它们蓬勃生长，耗尽了湖里所有的氧，又从别的植物那里夺取了氧。美国爱里湖已表现出这种侵蚀造成的可悲后果。起先是鱼类死亡， 继而湖水变质成为臭水一潭。这一过程曼延开去，影响了当地整个生态系统和全部生物进化。这有可能在地球上引起意想不到的灾难。现在人们担心这种过程可能成为地球上“水源危机”的诱因之一。
　　有人提出，综合监视的目的和任务应是尽可能对下列问题作出具体回答：生物圈现状如何？未来的变化是怎样的？可能出现的变化尤其是致命的、关键的变化其原因是什么？我们应该确定什么样的病变是自然界所作的反响。还应该弄清生物圈中有无尚未发现的要素，其特征如何？ 接下来的问题是“观测什么？网点在何处？何时进行观测？”即怎样才能从有机和无机自然界大量要素中抛出主要因子并根据这些因子可极其简单地确定人工影响自然环境的程度和后果。然而，近年来出现的情况，使人不得不以全新的眼光来审查“污染物”和“危害”这些概念。
　　现已查明，即使目前从人的健康高度来看是无害的物质，也可能对生物圈中其他因子有着致命的影响，随着影响的推移，这种影响还迟早会在人体上反映出来。例如存在于气溶胶中及由某些工厂散发出来的惰性气体氟氯烷，当它到达大气高层以后，在太阳辐射的作用下发生分解，而后其分子与臭氧发生了化学反应。据报导，臭氧保护层还在变薄，这可能要引起气候变化。研究表明，世界皮肤癌发病率升高主要是和紫外线辐射加强有着直接的关系。
　　目前生物圈某些场合中有害剂量值可能还远比人体所能容许的要小得多。比如说，由原子能电站散发到大气中的85 氪，目前并不构成对地球居民的威胁，但威胁正从另一方面逼近生物圈。科学家们担心85 氪浓度增加可能会引起大气电学性质的改变。有人预测到本世纪末地球上雷暴将减少。乍听起来，这好像是好事，因为雷暴常给人的活动造成诸多不便。可是科学家对这一前景不能赞同。热带雷暴对赤道地区和极地之间的热交换起着重要作用。说到底，热带本身正是由于雷雨才存在的。如果没有雷雨，那里的沙漠面积将会增大许多倍，这就是为什么我们也应该防止这场灾难发生的原因。其次，研究地点的选择问题。按照逻辑，似乎应该对污染最大的、高度城市化的地区进行观测。城市总共只占地球表面的5％左右。因此，是否可以认为局部污染不反映整个地球的总的趋向呢？
　　在自然环境中积聚起来的中等强度的污染叫做伴溶性污染，在其作用区会有生物圈各种因子。正是这种污染成为生态学家注意的目标。因此，伴溶性污染成为全球环境监视系统的最重要研究方向之一。为此将建立一个全新的系统——由一些基本台站和地区台站组成的伴溶性污染观测网。
　　伴溶性污染监视的主要工作是同时对空气、大气降水、河水、海水、地面沉积物、土壤和动植物机体等所受污染进行研究。这使人有可能取得自然界中污染物质的平衡和循环的资料以及它们在动植物体中积累情况的资料。不久前人们发现，污染物质还具有可变性质。当它从一个地区到达另一地区时，可以改变自己的形态，并使其毒性急剧增长。
　　水域酸化的原因是人所共知的。由电石、冶金石和炼油厂散发出来的二氧化硫使空气污染严重。在世界某些地区，雨除了名义上叫雨外，它和工业时代以前的雨已无共同性可言。现在从天上降下的不是水而是硫酸和硝酸的溶液。有人认为这种雨是“弱酸”。但实际上它很强，可以腐蚀大理石、石头和金属。现在不仅大自然和社会，而且还有许多无价的历史文物正在成为工厂和电厂吐出的硫化物的牺牲品。由于这种“酸雨”作祟，使得雅典女神庙和古罗马大剧场正受到损害而处于严重的危险中。
　　70 年前才发现硫的生成物对植物有害。有人认为硫造成的危害并不局限于靠近污染源的一些小块森林。硫化物在空气中进行一系列化学反应并能到达很远的地方。二氧化硫离开A 点时可能是无害的物质，而到达B 点时可能变成毒性极大的石风甲烷。而且在二氧化硫传播路径上，硫酸最大浓度可出现在离发源地200-250 公里处，而硫酸盐最大浓度可出现在600 公里的地方。
　　因此出现了令人难以置信的情况，即远离污染源的最“洁净”地区竟然是污染最严重的地区，因为硫化物在途中与别的污染物质反应而毒性加剧。人们广泛利用空气、土壤和水来消散工业废料。比如，有人用7-12 倍活水来冲淡工业原料以便排泄。据计算，如要满足这种用水量， 就要用上全世界的河流。长时间以来，人们从高耸入云的工厂烟囱中发现了治疗“灰害”的弊端。当烟囱向数百米高空喷射有毒烟雾时，它本身成了远程的大炮。所以研究硫化物历史令人信服地表明，在我们这个时代要想享有一块“洁净”天空已属妄想了。
　　正因为如此，建立全球环境监护系统是今天保护地球洁净斗争中重大成果之一。这一工作现在仅是开始。人们希望人与环境不要形成悲剧性的相互关系。人们的任务是学会从人类和大自然双边利益考虑，来利用生物圈。