第三节 地球的威胁

  从太空看,我们的地球是一颗美丽的蓝色星球,它鹤立鸡群,与众不同,在目前人类的太空视野范围内,地球是唯一的一颗生态星球,也是唯一的文明星球,它的美丽是独一无二的。

  地球的主要组成成分是金属与岩石,而它的表面却主要是海洋,海洋的面积超过地球表面积的70%,陆地面积则不到30%。地球不是一个完全规则的球体,它的赤道半径约6378公里,比极半径要大21公里。地球表面的最高山峰是珠穆朗玛峰,海拔高度8844.43米,海洋最深处是马里亚纳海沟,深度约11公里。因此,地球固体表面总起伏约20公里。

  地球内部由地核、地幔和地壳构成,外部则由水圈、大气圈和磁层构成,地球内外各个不同的部分,组成了地球的整体。

  地球对于人类就像母亲,它孕育了人类,哺育着人类。但地球却远不是慈母,地震、火山、洪水、狂风不知夺去过多少人的生命,不知让多少人无家可归,并为此痛苦、悲伤。我们深知地球对于人类的重要,深感人类对地球独一无二的依恋,离开了地球人类就无法生存,正因为如此,我们必须考虑地球对人类生存的影响。

  一、板块运动与地震、火山

  早在19世纪,人们在大西洋海底铺设电缆时就发现,大西洋的中部海底比两侧要浅。之后对大西洋的考察进一步了解到,大西洋中部海底确实存在一条隆起于深海的中央海岭,像亚速尔群岛、阿森松岛就是中央海岭出露水面的部分。之后科学家在对太平洋底进行回声测探时也发现,在东太平洋海底有一条很长的平顶海山。

    20世纪50年代,人们对于海洋的研究更加深入,科学家们最后确认,在世界的各大海洋中,存在一条连贯且长达六七万公里的海底山脉,由于这条山脉在大西洋与印度洋的部分正好位于大洋的中部,因此称为大洋中脊,前面提到的大西洋中央海岭与太平洋的平顶海山都是大洋中脊的一部分。大洋中脊的总长可以绕地球两周,地球上的陆地山脉无一可以比拟,只是深藏于海底,人们无法看见。

  在对大洋中脊的进一步研究中发现,一般而言,大洋中脊的顶部都有一条很深的裂谷,它可深达10002000米,把中脊从顶部劈裂为两半,这一现象在大西洋的中脊山脉中尤为明显。而且在中脊附近常有地震与火山活动。通过地震波的测定,发现中脊处地幔顶部的地震纵波波速小于一般地幔顶部的纵波波速,这说明在大洋中脊之下是较热而轻的地幔物质,正是这种物质的不断膨胀升涌,造成了大洋中脊的隆起。

  对海洋的进一步了解还在于对大洋海沟的探测上,世界上最深的海沟的深度比最高山峰的高度还要大2000米以上,在各大洋的海沟中以太平洋沿岸的海沟分布最为普遍,落差最为急剧。

  在总结了大量的地质勘测与研究资料后,科学家提出了海底扩张说。他们认为,地球岩浆的上涌是海洋扩张的动力,大洋中脊的顶部就是地下岩浆上涌的出口,上涌的岩浆在大洋中脊处将洋壳撕裂,并不断地将洋壳推向两侧,而岩浆冷却后又不停地将撕裂口充填上,海洋以大洋中脊为中心向两侧扩张,大洋中脊的隆起,正是上涌岩浆导致的热膨胀的结果。

  具体分析大西洋的中脊海山,正是地底上涌的岩浆在大西洋中脊的膨胀,把大西洋的洋壳一分为二,西侧是西大西洋和美洲,东侧是东大西洋和非洲与欧洲。不断上涌的岩浆推动着两侧洋壳,使西大西洋洋壳与美洲不断地往西移,东大西洋洋壳与非洲和欧洲不断地往东移,于是,大西洋越来越宽。

  那么,大西洋中脊推出的空间由谁来承接呢?也就是说,大西洋变宽的同时,一定有其他地区会变窄,变窄的区域是哪儿呢?我们可以从地球另一侧的太平洋找到答案。当大西洋中脊处上涌的岩浆推动大西洋扩张的同时,太平洋中脊处的上涌岩浆也在把中脊两侧的洋壳推着移动,但太平洋洋壳移动的结果与大西洋则不同,由于再没有空间容下太平洋洋壳,于是,在洋壳与陆地的交界处,洋壳选择了向下俯冲,正是在各海沟处,洋壳俯冲进入了地底,并被地幔高温熔化为岩浆。因此,太平洋中脊处的岩浆推动洋壳向两侧移动时,太平洋不仅没有变宽,反而要承接大西洋扩张后的空间,所以,相反却不断地缩小变窄了。

  正因为上述原因,我们可以看到,大西洋两侧很少发现有海沟的存在,而太平洋周边则遍布着海沟。

  海洋扩张说是大陆漂移说的继承和发展,在此基础上,人们更进一步提出了板块构造说。科学家认为,地球的岩石圈有几条明确的裂隙,它们以大洋中脊、海沟或者断层作为标志,将地壳分割成许多单元,形成一个个相对独立的板块,这些板块漂浮在地幔的软流圈之上,并在地球内热的驱动下不停地移动,它们张裂或者碰撞挤压,形成高山、峡谷和大河,或者海岭、海沟和岛弧。

  地震、火山与板块的构造和运动密切相关,从历史上地震与火山的分布可以看出,板块的分界线与地震和火山的分布是一致的。例如,地震多发的中国台湾省与日本的琉球群岛,就是由于菲律宾板块与欧亚板块碰撞所致,而碰撞形成的北吕宋海槽以东则是吕宋火山弧。地震频发的美国旧金山地区,则是由于太平洋板块与美洲板块作用的结果。

  地震与火山给人类带来的灾难是持久的,也是巨大的。以火山爆发引发的灾难为例,公元79824日,意大利维苏威火山突然爆发,猛烈的灼热气体连同熔岩一起冲上云霄,刹那之间山脚下繁华的庞培城被火山喷发物掩埋。一千多年后人们偶然中发现了这座被埋没的城市,在进行发掘时,还可以看到这个城市的居民的死亡姿态,他们的恐惧和毫无准备的样子清晰可见。1902年加勒比海马担尼克岛上的培雷火山爆发,425日火山爆发之初,火山灰和蒸汽直射天空,火山引发的隆隆巨响蔚为壮观,距它10公里外的圣彼埃尔城的居民,每天都兴致勃勃地观赏这难得一见的景观。然而,518日火山猛然发怒,火山喷发高度突然升至数百米,火山灰中夹杂着大量的有毒气体,以排山倒海之势压向圣彼埃尔,这座繁华美丽的海港城市顷刻间成为一片火海,除一名修鞋匠和一名囚徒之外,全城28000人全部葬身于这场灾难。事后了解到,这名囚徒是被关在密闭的半地下室才幸免于难,而看守他的警察则无一幸免。

  板块活动导致的地震破坏力更强,如1923年著名的日本关东地震,造成14.3万人死亡。而百年以来造成伤亡最大的是中国的唐山大地震,这次地震发生在河北省的唐山市。1976728日是极其炎热的一天,午夜,人们从热浪的烦躁中受到一丝凉风的呵护,刚刚进入梦乡,凌晨342分,震级为7.8级的地震顷刻摧毁了唐山这座工业城市。地震造成房屋倒塌,路基塌陷,桥梁毁坏;附近的大型煤矿矿井塌方,巷道下沉,支撑倒塌,设备被淹,采空区塌陷;有的地方剧毒气体扩散,易燃物品燃烧爆炸。在这次地震中,总共死亡24.2万人,重伤16.4万人。

  地震与火山的爆发还会引发海啸与火灾,1923年的东京大地震刚好发生在中午烧饭时分,地震使得炉子倾倒,瞬时导致二三百处起火,又逢狂风大作,火借风势,造成十多万居民葬身火海。

  有记录以来伤亡最大的一次海啸发生在20041226日,当时,在印尼苏门答腊岛附近的印度洋海底,发生了里氏8.9级的强烈地震,地震引发的海啸导致印尼、斯里兰卡、印度、泰国等十多个国家受灾,连远在彼岸的非洲东海岸都受到了影响。在海啸所波及的地区中,许多都是著名的旅游胜地,此时又正是旅游旺季,来自世界各地的旅游者正云集海滨,却不料灭顶之灾猛然而至。海啸导致的死亡与失踪人数最终超过了22.5万。

  但是,地震与火山不论给人类带来过多大的灾害,也不论还会给人类再带来多少灾害,这些灾难主要是影响人类个体与群体的生存与幸福,它们终究不可能给人类的整体生存与幸福构成威胁。

  相反,我们应该更客观、科学地认识板块活动,没有板块活动就不可能形成高山与河流,没有高山与河流的地球就无法形成生态循环,那样的地球将缺乏生机,没有活力,生物在这样的环境下也难以得到发展与进化。

  天文学家在对太阳系的各大行星以及它们的卫星进行研究后认为,地球是太阳系中唯一存在板块运动的星球。以我们的卫星月球为例,它与地球差不多同时期形成,我们可以看到它表面密密麻麻的陨石坑,那都是三四十亿年前形成的。地球也处于与月球相同的环境,但地球表面那些最初形成的痕迹早已难以寻觅,因为它绝大部分表面都已经更新。正是只有地球才独有的板块运动,才使得一个历经了46亿年的地球,仍然活力无限,也许这正是地球之所以成为生命星球与文明星球的重要因素。

  事实上,板块运动在给人类造成灾难的同时,也在造福于人类。许多重要矿床的形成就与板块运动密切相关,板块运动导致岩石圈、软流圈、水圈、大气圈之间物质与能量的交换,正是这样的交换形成了可供人类使用的各种矿产。

  二、气候变化与冰期

  地球的正常气候变化很有规律,冬天寒冷,春、秋温暖,夏季炎热,这是因为地球各地受太阳光照射不同所致,即使在赤道地区这样的气温差别比较小,但也有雨季和旱季之分。常常有些年份气候有些反常,或者炎热的天气增多,或者寒冷的季节加长,凡属这样的情况都会给人们带来一些麻烦,如全球气温升高有可能造成洪水泛滥、飓风袭扰、疾病流行,或者农业病虫害增多;全球气温降低有可能造成农业减产、牲畜冻死、交通阻塞、雪崩伤人等等。但是,这些对于人类的整体生存都无碍大事,今年农业减产明年有可能就会丰收,而一般的疾病、洪水、雪崩之类的灾害远不可能危及人类整体。至于四季气候的变化更是有益于人类,这样的变化不仅可以丰富人们的生活,而且春种秋收,辛苦了大半年冬季人们可以坐在火炉边安享一段闲静的时光,我们的祖先一直就是这样过来的。

  然而,任何事物都有一个度,超过一定的限度,本来好的东西就有可能变成灾难,如果一冷就达数万年,或者一热就达数万年情况就不同了。我们地球的表面不仅有一年四季的变化,而且总患长冷长热的毛病,甚至有时长冷或者长热达数千万年,甚至上亿年。

    7亿多年前地球曾经历过一次十分寒冷的日子,在长达几千万年的时间内冰雪覆盖了大半个地球,连赤道附近都有冰川的痕迹。而1亿年前,地球又经历了一段十分炎热的季节,在几千万年中,两极冰雪融化,南极洲与格陵兰岛温暖如春,恐龙也在这里漫步。

  地球就是这样经历着时冷时热的变化,科学家在对地球的深入分析中发现,这种变化似乎很有规律,大约每隔2.5亿年左右就有一段很长的寒冷期,并将这种寒冷期称为冰期。事实上,冰期的气温也不是一成不变的,每一个冰期可分为若干个小的冰期,为了以示区别,一般称前者为大冰期,后者为冰期,而在两个冰期之间的较为温暖的时期称为间冰期。目前,我们就是处于“第四纪冰期”这个大冰期中的一个间冰期阶段。

  在第四纪大冰期以来的200万年的时间中,可以分为几个冰期与间冰期,由于我们处在间冰期阶段,因此没有感受到冰期的严寒。

  距我们最近的一次冰期始于这之前1.8万年,止于前1万年,那时,北半球的格陵兰岛、整个加拿大、阿拉斯加和美国北部、全部西伯利亚和冰岛以及欧洲靠北的大部分地区全部被冰雪覆盖。由于大量的海水转换为冰雪,导致海平面下降达150米,白令海峡消失,北美与西伯利亚连为一体;在亚洲,中国东部的黄海、渤海全部露出海面,朝鲜海峡与对马海峡也不复存在,日本列岛与欧亚大陆相连,印度尼西亚也与亚洲连在了一起;在西欧,海水退出英吉利海峡,英伦三岛成了欧洲大陆的一部分;而澳大利亚则以陆桥与亚洲大陆连接了起来。

  关于为什么地球会交替地出现冰期科学家对此进行了长期的研究,观点很多,而且有很大的差异,例如:有人认为,喜马拉雅山脉从海底的隆起,使大量空气中的二氧化碳与从海底升上海面的岩石发生结合,是200万年来大气中二氧化碳含量降低,全球气候变冷的重要因素之一。还有人认为,在太阳环绕银河系中心运转的轨道上有一片物质比较稠密的星际云,每当太阳穿越这片星际云时,星际云就会遮住一部分太阳的光辉,虽然在地球上很难用肉眼看到星际云对太阳光线的影响,但它却足可以改变地球表面的温度。持这一观点的理由是,大冰期的周期刚好与太阳环绕银河系中心的周期相吻合,都是2.5亿年。如此等等。

  但是,目前任何一种观点都还不能够全面地解释冰期的根本原因,也还不能够说服所有的人。很可能冰期是由多种因素综合作用的结果,其中也包括那些我们也许还没有认识到的因素。

  地球大的气候变化周期,对于人类以及地球整体生态的影响是很大的,但是,却不可能影响人类的整体生存。

  全球气候是一个渐变的过程,而不是突变,不论是由冷变热,还是由热变冷,其间都至少要历经达千年。在冰期来临时,冰盖首先覆盖两极,然后不断从高纬度地区向低纬度地区发展,南北两个半球的高纬度地区都将不适合人类居住,也不适合农业耕种。但是,随着全球冰雪的不断增加,海水则会不断后退,许多浅海将露出水面,成为可供农业耕种和人类居住的地方。而较冷的海水更易于溶解氧,因而更有利于海洋生物的生长,南极地区之所以成为鱼虾的天堂,原因就在如此。鲸鱼、海豹、海象、企鹅能够生存于极地,也是依赖了丰富的海洋生物作为食物生存的。

  当气候不断变得炎热,两极冰盖融化,海平面上升,海水不断侵蚀沿海低地,似乎可供人类生存的空间变小了,可供耕作的农田变少了,其实并不如此。当冰雪融化、气候变暖,南极大陆与格陵兰岛都会变成适合耕种和居住的地方,而西伯利亚北部、加拿大北部,以及斯堪的纳维亚北部,原来是环境恶劣的地区,这时都会变成气候宜人的好牧场和好农庄。陆地的增加还包括原来长期被上千米厚的冰盖压沉海底的土地,当冰雪融化后,它们会不断上升,最后升为陆地。而且气温升高适合陆上植物的生长和陆地动物的繁衍。

  由此可以看出,气候的变化可以使各方面基本保持平衡,不论气温升高还是降低,可供人类使用的陆地面积不会有太大的改变,地球的生态环境也不会受到太大的破坏。

  如果我们把情况考虑到极致,像7亿年前的冰期那样,连赤道附近都有冰川存在,人类的整体生存也不会受到危及。科学技术的发展今天已经可以做到,在寒冷的冰雪冬天都可以运用温室大棚生产出新鲜的蔬菜与水果,仅凭这一点,我们就有信心认为,冰期不可能危及人类的整体生存。

  事实上,正是第四纪冰期的200万年来,人类从灵长类到能人、直立人,并最后完成了向现代智人进化的里程。为了抵御冰期的严寒,动物身上进化出厚厚的皮、长长的毛,而人类身上的体毛却越来越少,因为他们学会了用兽皮作为简单的衣服,学会了用火来取暖。

  我们勇敢的祖先,面对严寒,他们没有选择非洲赤道温暖的求生环境,而是走向亚洲、走向欧洲,虽然这里更为寒冷,条件更为恶劣,但人类的祖先勇往直前。

  正是冰期的寒冷,导致冰雪覆盖南北两个半球的高纬度地区,海洋水位下降100多米,使澳大利亚与亚洲大陆的陆桥形成,使白令海峡消失,于是,人类通过陆桥进入了澳大利亚,又越过白令海峡进入了美洲,从此,人类的足迹遍布全球。

  在寒冷的第四纪冰期里,许多生物都经受不了严寒的考验逐一灭绝了,而人类却在与大自然的抗争中不断发展壮大,完成了地球生物史上最伟大的进化。那样原始、那样艰难的条件都没有毁灭人类的祖先,我们没有任何理由相信面对下一次冰期,已经拥有高度智慧和先进科学技术的现代人类,会屈服于严寒而遭受灭绝。

    38亿年前地球上就有了低等生命,5.3亿年前大型复杂生命出现在海洋,4亿年前各种生物全面来到陆地,这期间地球经历过多次冰期,由于不适合环境,许多物种遭受灭绝,但是,生命却一直延续到今天,从未完全间断。而今天的地球拥有从来没有过的智慧与文明,仅从这一点便可以佐证,冰期没有什么可怕。

  三、地磁消失

  太空中充满了宇宙射线,宇宙射线是来自宇宙空间的各种高能粒子,它们以接近光的速度无时无刻不在攻击我们的地球。如果人类或者其他生物直接受到宇宙射线的攻击是非常危险的,那些高能粒子可以直接穿透人体细胞,不仅会杀死细胞,还会杀死或者改变人类遗传基因。

  但是,通常我们并没有感到宇宙射线的伤害,原因是地球表面有三层阻挡宇宙射线的屏障。第一层屏障是地球表面的大气,这也是最有力的一道屏障。当宇宙射线以极高速度“探访”地球时,必然要与大气中的分子和原子发生撞击,每次撞击,能量都会受到消耗,当粒子最后到达地表时,能量已经变得很低,对人体的伤害能力也就非常小了。

  另外一道屏障是地球的磁场。当宇宙射线穿越磁场时,需要用能量克服磁场的作用,一些能量较低的宇宙射线在还没有穿透磁场时,便被地球磁场所俘获,而一些能量较高的射线若能穿越磁场到达地表其能量也受到了很大的损失。地球磁场对宇宙射线的屏障作用,仅次于大气层对地球的保护。

  地球上空还有一层对宇宙射线的屏障,这便是主要来源于太阳的行星际磁场,这一磁场在地球磁场外围又形成了一层屏障,它包裹着地球,其作用与地球磁场的作用是类似的,可以消耗宇宙射线的能量。

  我们这里要说的是有关地球磁场的问题。地球磁场对于地球生命的保护是很重要的,但在较长的时间尺度内考察,地球的磁场并不稳定,它时强时弱,有时南极变北极,北极成南极,又有时磁性完全消失,使地球完全失去磁场的保护。要思考地磁消失对人类的影响,首先必须了解地磁场形成的本质。

  在物理学中我们都知道电和磁是可以相互感应的,并被称之为电磁效应,即电可以感应磁,磁也可以感应电。在地核物质中有一部分是熔融状的铁镍金属,受地球较快的自转作用,液态的铁镍金属在地核中是以旋转的方式在运动,这就好比一股巨大的电流在地底流动一样,这股电流必然会产生强大的磁场,这就是地球磁场。

  在对古地理进行研究后发现,地磁场呈这样的规律在变化:地磁极的位置与地轴极的位置相距不会太远,地磁场强度在经过最强点后会慢慢转弱,到一定点后磁场会短暂地消失,而后磁场又会恢复,并逐渐变强,但磁极方向则会颠倒过来,即原来的北极变成了南极,南极则变成了北极,如此往复。在过去的70万年间,地球的磁场方向一直是今天这样,但再过去的45万年则是反过来的。在对最近1亿年的地磁场进行研究后发现,平均40万到50万年地磁极就会翻转一次,最短的翻转时间仅5万年。

  对于磁极翻转现象现在已经有合理的解释,这是因地核的熔融态铁镍金属流动方向发生变化所致。地核的铁镍熔液不会总朝一个方向流动,当流动方向反向时地球的磁极自然就会翻转过来,而流动方向改变过程中的临界停顿点,也就是地磁消失的那一较短的时期。由于地核的铁镍熔液流动方向受地球自转方向左右,因此磁极不论朝向何方,均不会偏离地轴两极太远。

  那么,当地磁场处在一个短暂的消失阶段,地球完全失去了地磁场的保护将会是一种怎样的情况呢?有一点可以肯定,在正常情况下,有地球大气层的保护,宇宙射线与太阳粒子不可能在短暂的地磁消失阶段给人类致命的杀伤力。因为在人类进化的600万年中,地球磁场曾多次短暂地消失过,人类的进化至少没有受到大的影响,地球上的生物也没有受到大的影响。科学家通过对地球大气阻挡宇宙射线和太阳辐射的研究,也得到了相应的证明,这就是短暂的地磁消失,在正常情况下对人类生存的影响不会是决定性的。

  可是,非正常的特殊情况会是怎样呢?因为在人类生活于地球的未来几十亿年中,许多特殊情况都有可能出现。

  宇宙射线的最主要来源是银河系中的超新星爆发,一颗有相当规模的超新星爆发,所释放的宇宙射线的强度,是太阳这样的恒星释放射线的许多亿亿倍。那么,如果一颗超新星在距我们并不远的范围内发生爆炸是怎样的情况呢?

  研究表明,只要超新星的爆发距离地球超过25光年,有地球大气、地球磁场和太阳磁场的保护,这样的高强度宇宙射线也不会很大程度地危及人类的生存。可是,如果此时刚好赶上地磁场短暂的消失,情况就要严峻得多,因地磁场的消失,地球将会遭受太阳粒子与宇宙射线的双重攻击,仅有地球大气与太阳磁场将不足以抵御这样的攻势。因此,这一安全距离看来要提高到30光年左右。而且,从今天地磁场的变化情况可以知道,在今后的1万年内,地磁场免不了有一次短暂消失的过程。

  在未来1万年内,最有可能爆发的距我们较近的超新星是参宿四,但它距我们在600光年之外,即使它的爆发刚好与地磁场短暂消失吻合,如此大距离产生的宇宙射线,我们地球的大气和太阳磁场完全可以把它消解到足够安全的范围。

  实际上,在30光年范围之内我们并没有发现超新星爆发的可能,而且按科学家计算的超新星爆发的概率,在30光年范围内爆发超新星的机会上百亿年才可遇一次,而这一次又刚好赶上地磁消失,其机会实在是太小太小。

  如果真的那么碰巧我们也不用害怕,第一,有地球大气与太阳磁场这两道屏障,在这样距离内的超新星爆发构成的宇宙射线,经过了削弱后不会对人类的整体生存构成威胁;第二,超新星爆发产生的强宇宙射线持续时间不会很长(也就二三个星期),而且超新星爆发事先应有征兆,只要做好妥善安排,完全可避免强宇宙射线的伤害,因为我们居住的房屋的外墙和房顶,都是可以阻挡宇宙射线的屏障,只要不暴露于室外,注意对所住的房屋进行适当处理,就不会被强宇宙射线所伤害。