问题研究 火星基地应该是什么样子教师教学用书(9)
【原始地球大气的来源】
在最初的5亿年内,地球绕其轴线高速旋转,地表岩石灼热。当时地球没有大气层,像如今月球一样处于近真空状态。在距今约42亿年,随着陨星撞击,地球拥有了由二氧化碳、氮气、水蒸气、氨气、甲烷等组成的原始大气。原始大气中水蒸气处于过饱和状态,大气压力几乎要比现在高出100倍。
大部分水蒸气和气体源自地球自身。岩浆含有大量的挥发物,主要是水和二氧化碳。地球深处的巨大压力使得挥发物保存在岩浆内。当岩浆上升至地球表面时,由于压力减小,挥发物便释放出来。部分水蒸气和气体来自外部空间。有些撞击地球的陨星由固态气体、固态冰等构成,这些陨星撞击地球之后,释放大量的水蒸气和气体物质,这些气体主要是二氧化碳、氮气和甲烷等。
【恐龙灭绝的原因】
关于恐龙灭绝的原因,科学家们一直争论不休,已公开提出的观点多达100余种。得到较普遍认可的观点是恐龙灭绝与小行星撞击地球有关。
有科学家指出,在6500万年前,一颗小行星撞击地球,引起地震和火焰风暴,把几百亿吨的物质抛入大气层,遮挡住太阳的光线,令许多生物失去生存空间,包括恐龙。小行星撞击地球的假说获得了许多科学家的支持。有的科学家在古生代和中生代分界的地层中发现了大量铱元素,这种元素在地球上很少,而在其他星球上很多,这一发现为小行星撞击地球假说提供了支撑。1991年,在墨西哥的尤卡坦半岛发现一个发生在久远年代的陨星撞击坑,更进一步证实了这种观点。但也有许多人对这种小行星撞击论持怀疑态度,理由是蛙类、鳄鱼以及其他许多对气温很敏感的动物都经历了白垩纪而生存下来,这种假说无法解释为什么只有恐龙灭绝了。
除了小行星撞击说之外,关于恐龙灭绝的主要观点还有气候变迁说、物种斗争说、大陆漂移说、地磁变化说、被子食物中毒说、酸雨说等,这些假说在科学界都有较多的支持者。
【人类对地球内部结构的探索】
与凡尔纳在19世纪科幻名著《地心游记》中对地心熔岩、火焰等新奇想象相比,人类对地球内部的真实了解还远不够丰富。要了解地球的内部情况,最直接的办法就是钻孔,然而,地球内部的极端条件让科学家无法深入到地下进行探究。
目前人类的直接钻探最深只有12千米,连陆地地壳都没有穿透,与6000多千米的地球半径相比,这仅仅只是地球的表皮。科学家通过对地震波在地球内部传输状况的观测,确定了地球内部的分层,这是通过间接证据获得的结论。而地球内部的物质组成则需要来自岩石样本的直接证据。
地壳物质可以直接获取。有些地幔物质由于地球内部的压力,会直接涌出地表,如冰岛等地；有些地幔物质可穿过较薄的海洋地壳获取,这是近年大洋钻探的目标之一。人类无法直接观测地核,现在对地核的认识来自对宇宙其他天体(比如陨石)的认识,以及地球物理化学性质的推算。
【地球内部圈层结构的形成】
原始地球是一个接近匀质的球体,那时各种物质混合在一起,没有明显的分异现象。地球圈层的分化与地球的温度变化有密切的关系。在低温状态下,各种物质以固态存在,不能在重力作用下自由升降。后来,放射性元素在衰变中产生的热量,以及地球本身因体积收缩而产生的热能,在地球内部积累,使地球内部温度逐渐升高,物质具有可塑性。在重力作用下,物质发生分异,轻的物质上升形成外层,重的物质下沉形成内层,于是形成地球的固体圈层。由于硅酸盐物质密度低、熔点高,而铁、镍物质密度高、熔点低。因此当地球内部温度够高时,铁和镍便熔化,而硅酸盐物质却仍能保持固体状态。这样熔融的铁和镍便流向地球的深处,形成地核；而硅酸盐物质便上浮形成地幔和地壳。而组成地幔和地壳的物质也有轻重的区别,比如花岗岩最轻,玄武岩次之,橄榄岩最重,因此较重的橄榄岩下沉形成地幔,而玄武岩和花岗岩上浮形成地壳。
在最初的5亿年内,地球绕其轴线高速旋转,地表岩石灼热。当时地球没有大气层,像如今月球一样处于近真空状态。在距今约42亿年,随着陨星撞击,地球拥有了由二氧化碳、氮气、水蒸气、氨气、甲烷等组成的原始大气。原始大气中水蒸气处于过饱和状态,大气压力几乎要比现在高出100倍。
大部分水蒸气和气体源自地球自身。岩浆含有大量的挥发物,主要是水和二氧化碳。地球深处的巨大压力使得挥发物保存在岩浆内。当岩浆上升至地球表面时,由于压力减小,挥发物便释放出来。部分水蒸气和气体来自外部空间。有些撞击地球的陨星由固态气体、固态冰等构成,这些陨星撞击地球之后,释放大量的水蒸气和气体物质,这些气体主要是二氧化碳、氮气和甲烷等。
【恐龙灭绝的原因】
关于恐龙灭绝的原因,科学家们一直争论不休,已公开提出的观点多达100余种。得到较普遍认可的观点是恐龙灭绝与小行星撞击地球有关。
有科学家指出,在6500万年前,一颗小行星撞击地球,引起地震和火焰风暴,把几百亿吨的物质抛入大气层,遮挡住太阳的光线,令许多生物失去生存空间,包括恐龙。小行星撞击地球的假说获得了许多科学家的支持。有的科学家在古生代和中生代分界的地层中发现了大量铱元素,这种元素在地球上很少,而在其他星球上很多,这一发现为小行星撞击地球假说提供了支撑。1991年,在墨西哥的尤卡坦半岛发现一个发生在久远年代的陨星撞击坑,更进一步证实了这种观点。但也有许多人对这种小行星撞击论持怀疑态度,理由是蛙类、鳄鱼以及其他许多对气温很敏感的动物都经历了白垩纪而生存下来,这种假说无法解释为什么只有恐龙灭绝了。
除了小行星撞击说之外,关于恐龙灭绝的主要观点还有气候变迁说、物种斗争说、大陆漂移说、地磁变化说、被子食物中毒说、酸雨说等,这些假说在科学界都有较多的支持者。
【人类对地球内部结构的探索】
与凡尔纳在19世纪科幻名著《地心游记》中对地心熔岩、火焰等新奇想象相比,人类对地球内部的真实了解还远不够丰富。要了解地球的内部情况,最直接的办法就是钻孔,然而,地球内部的极端条件让科学家无法深入到地下进行探究。
目前人类的直接钻探最深只有12千米,连陆地地壳都没有穿透,与6000多千米的地球半径相比,这仅仅只是地球的表皮。科学家通过对地震波在地球内部传输状况的观测,确定了地球内部的分层,这是通过间接证据获得的结论。而地球内部的物质组成则需要来自岩石样本的直接证据。
地壳物质可以直接获取。有些地幔物质由于地球内部的压力,会直接涌出地表,如冰岛等地；有些地幔物质可穿过较薄的海洋地壳获取,这是近年大洋钻探的目标之一。人类无法直接观测地核,现在对地核的认识来自对宇宙其他天体(比如陨石)的认识,以及地球物理化学性质的推算。
【地球内部圈层结构的形成】
原始地球是一个接近匀质的球体,那时各种物质混合在一起,没有明显的分异现象。地球圈层的分化与地球的温度变化有密切的关系。在低温状态下,各种物质以固态存在,不能在重力作用下自由升降。后来,放射性元素在衰变中产生的热量,以及地球本身因体积收缩而产生的热能,在地球内部积累,使地球内部温度逐渐升高,物质具有可塑性。在重力作用下,物质发生分异,轻的物质上升形成外层,重的物质下沉形成内层,于是形成地球的固体圈层。由于硅酸盐物质密度低、熔点高,而铁、镍物质密度高、熔点低。因此当地球内部温度够高时,铁和镍便熔化,而硅酸盐物质却仍能保持固体状态。这样熔融的铁和镍便流向地球的深处,形成地核；而硅酸盐物质便上浮形成地幔和地壳。而组成地幔和地壳的物质也有轻重的区别,比如花岗岩最轻,玄武岩次之,橄榄岩最重,因此较重的橄榄岩下沉形成地幔,而玄武岩和花岗岩上浮形成地壳。
