本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
從宇宙的角度來看,地球的大小和組成並不算非常特殊。 當然,我們對其他世界的瞭解還不夠充分,無法絕對肯定地說出這句話。 但以最基本的特徵來衡量,地球並不是一個瘋狂的怪胎。 事實上,這種大小和大致組成的岩石世界在我們星系中似乎非常豐富。
但如果我們仔細觀察,情況就會變得更加複雜。地球圍繞著一顆恆星執行,這種恆星不如其他質量較小的恆星那麼多,而那些低質量的恆星母星往往也有大量的行星。太陽系也可能具有一種統計上的異常配置——軌道寬闊,大行星在外,小行星在內,但沒有更多行星靠近太陽。 與行星的重量相比,地球也有一顆相當大的衛星,我們懷疑這顆衛星來自於一場猛烈的碰撞,將一個“原始地球”世界轉變成了一個新的事物。
地球表面岩石和水的比例也相對平衡。根據我們關於行星形成的理論,這種屬性似乎絕非必然。 世界可以是乾燥的,也可以是非常潮溼的。 像地球一樣可能並不常見。
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大約在 35 億到 40 億年前的某個時候,地球上還發生了另一件事。 它孕育了生命。
儘管地球深處可能根本不在乎地表數千公里以上發生的事情,但對於地球表面,甚至可能是其上地幔來說,生命至關重要。 我們認為,最早的生命系統一定與環境中的原始化學能交織在一起。 而且那裡有大量的化學能:從年輕的行星大氣層(可能含有氫氣和大量火山產生的氣體)到年輕的海洋(可能比我們今天的海洋更具腐蝕性和反應性)。 可能還有一些暴露在大氣中的冷凍礦物碎片,大陸地殼的雛形,來自行星形成的烤箱的熱量。
生命及其無數特性,在地球上既是感染,又是催化劑。 從最早的生物化學片段到今天的生物樹,生命已經將自身嵌入到地球能量耗散的方式中。 在某些方面,生命使向熱力學平衡的非生物漂移變得複雜和拖延。
存在化學加工和再加工的迴圈和環路。 自催化化學途徑有助於維持環境,否則這些環境可能會退化為耗盡的分子堆——化合物與其周圍環境達到靜態平衡。 生命干預了非生物秩序。 陽光並非全部用於溫暖無生命的表面,它會被攔截,並且能量被轉化為複雜的分子電池。 生物結構還透過提供平臺來捕獲光子,從而將能量轉化為液態水蒸發——在蒸騰作用中,將大量液體向上拉過重力場。 最終,大部分被攔截的能量確實最終貢獻於地球的熱狀態,但速率取決於生命及其化學和機械效率低下。
因為地球上發生了生命,所以地球的大氣層、表面和行星地殼在過去約 40 億年中一次又一次地被深刻地改變。 數十億年前,微生物生命構建了一個富氧大氣層。 有跡象表明,這一過程的某些部分可能幫助地球陷入了“雪球”狀態——全球氣候異常寒冷的時期,持續了數億年。 海洋化學已被生命改造。 雲的形成受到生物產生的顆粒的影響。 一些科學家甚至假設微生物產生的物質可能會影響板塊構造;行星地殼的滑動。
在某些方面,與生命相比,人類完全微不足道。 人們可以說地球並不關心我們,我們的行為也不會在更深遠的歷史和未來中留下多少印記。 一億年後,地球上可能仍然會有生命,只是不會是現在的生命。
除非這些印記並非那麼無關緊要。 在過去的 5 億年中,只發生了 5 次大規模的生命滅絕事件——在這些事件中,超過 80% 的複雜生命物種消失了。 今天有相當多的證據表明,第六次此類滅絕事件正在發生,這與人類活動直接相關。 這種活動的一個非常大部分是由於化石燃料無情地釋放溫室氣體而對地球氣候進行的主動地球工程改造。
關鍵就在於此。 我們已建立的秩序,我們人類的繁榮,到目前為止都是在正在迅速消失的一系列環境條件下發生的。 我們有可能成為無法倖存下來的物種之一。
今年的地球日,即 4 月 22 日,於 1970 年首次舉辦,旨在呼籲環境保護。 即使在那時,氣候變化和生態系統壓力的基本原則也早已被理解。 例如,斯萬特·阿倫尼烏斯在 1896 年就認識到,燃燒化石燃料可能會對大氣溫室效應產生足夠大的影響,從而導致全球變暖,進而影響人類生活。 誠然,當時身處瑞典天氣的他並不認為這是一件壞事。 但他的世界,他的地球,僅容納了 15 億人口,而我們現在有 75 億以上。
地球,在其存在的 40 億年中,已經變成了一個非凡的地方。 我們的物種也是這些時間和偶然性層面的非凡產物。 我們幾乎可以肯定是我們這個星球上第一個能夠寫出我在前面段落中概述的故事的生命。 我們也是第一個瞭解未來選擇的人。 行星會變化,行星會變得混亂,有時是生命導致了這種情況。 但在地球非凡的歷史中,我們有一個獨特的機會來參與這個現實——成長,在我們所處的宇宙視窗中,儘可能地為我們自己創造美好的事物。