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由三大类物质组成：一类是气物质，如氢和氦，约占星云物质的 98．2％；另
一类是冰物质，如水冰、氨、甲烷等，约占 1．4％；第三类是土物质，主要
有铁、硅、镁、硫等与氧的化合物，是些温度高达 1000℃左右时仍是固态的
物质。地球是土物质组成的，但仍有一小部分冰物质，这便是地球水的来源。
1961 年，科学家托维利提出，地球水是太阳风的杰作。太阳风是太阳外
层大气向外逸散出来的粒子流。从地球形成至今，地球从太阳风中吸收氢的
总量达 1．70×1023克。如果这些氢全部与地球上的氧结合，可产生1．53×1024
克的水，恰恰接近地球水的总量 1．43×1024克。
不久前，美国人弗兰克等人又提出一个假说：地球水来自太空冰球。这
位科学家研究了 1981～1986 年以来人造卫星发回的数千张地球大气紫外线
辐射图像，发现在圆盘形的地球图像上总有一些小黑斑。这些小黑斑都很短
命，仅存在两三分钟。经多次分析和否认了其他一切可能后，他们认为这些
小黑斑是由一些看不见的冰块组成的小彗星，撞入地球外层大气后破裂、融
化成水蒸气而造成的。估计每分钟约有 20 颗平均直径为 10 米的这种冰球坠
入地球，每年可使地球增加 10 亿吨水。地球形成 46 亿年，总共可从这种冰
获得 460 亿亿吨水，是现在地球水总量的 3 倍多。扣除蒸发的水分、矿物质
和岩石，以及生物机体内含有水分，仍富富有余。所以，这一假说因无法自
圆其说，也遭到了人们怀疑。
地球之水究竟来自何方？还有待于人类继续探索。
生物圈
在地球发展的最初阶段，地球上本没有任何生命现象。由于地球本身的
特有性质和它在太阳系中得天独厚的位置，决定了地球上物质的进一步演
化。地球上自从有了原始的地壳、大气圈和水圈，生命便合乎规律地出现和
发展了。
现在多数人认为，生命是由无生命的物质转化来的。这种转化，需要有
一定的物质条件，即必须具备甲烷、氨、水汽和氢等，而这些物质在原始大
气中是大量存在的。实现这种转化，还需要有一定的能量，而来自太阳的紫
外线、大气中的电击雷鸣和地下的火山熔岩等都是重要的能源。所以，在原
始地球上，实现从无生命到有生命物质的这种转化，便具备了可能性。
为了模拟这种转化过程，本世纪 50 年代美国科学家米勒成功地做了一个
实验。他在封闭的容器里，按照原始大气的成分，装满甲烷、氨、水汽和氢，
并使之保持一定的温度。同时，在容器中不断地点燃电火花。这样，在经过
一定时期的连续作用之后，终于产生出了有机分子。后来，又有人多次重复
米勒的实验，并加入多种成分的物质，获得了在生命物质中常见的氨基酸，
甚至于某些蛋白质。近年来，在地球上某些早期沉积岩（年龄在 35 亿年左右）
中，以及在陨石中，也发现了有机分子的遗迹，跟实验室里所获得的有机物
质有些相似。经科学推测，它们应该是地球和太阳系早期的有机物。
简单有机物还不是有生命的物质，从简单的有机物转化为有生命的物质
需要一系列的条件和经过一系列的过程，其中原始的海洋是重要的一环。大
气和地表上的有机物会随着降水和地面径流汇集到海洋，并在海洋一定部位
浓集。这样，它们有更多的机会相互接触，并结合成更为复杂的有机分子，
甚至成为能自行与周围环境进行物质交换的独立体系。再通过不断进化，这
些独立体系开始进行最原始的新陈代谢和自我繁殖，这才发展成生命物质，
人们叫它非细胞生命。这个过程大概发生在距今 35 亿年以前。这是从无生命
到有生命的一次飞跃。不过，正是因为生命的形成是一个极为漫长的过程，
人们要想在实验室里获得有生命的分子，目前尚不可能实现。
原始生命之所以在水中形成，也在水中发展，是因为那时的大气中还缺
少游离氧，高空还没有形成可以抵御太阳紫外线的臭氧层，原始生命只有从
水中获得氧和靠水的保护才能生存和发展。在陆地还未具备生命生存条件之
前，原始生命一直生活在海洋里。它们在海洋里渡过了十分漫长的岁月，直
到距今 6 亿年前，绿色植物在海洋里大量繁殖，成为海洋生物的主要成员之
时，陆地仍然是一片荒漠，找不到任何生命的踪迹。
绿色植物的出现为其登陆创造了条件。因为绿色植物在光合作用中所产
生的游离氧不断积累，最终导致高空臭氧层的形成。它能有效地吸收紫外线，
保护地面上的生物免遭伤害。于是，在距今 4 亿年前，绿色植物开始从海洋
发展到陆地。首先登陆的是陆地孢子植物，此后，依次出现了裸子植物和被
子植物。动物也敢于开始登陆和发展，依次出现了两栖动物、爬行动物和哺
乳动物。
地球上的生命从无到有、从简单到复杂、从低级到高级，一步步进化发
展，至今已有数百万种动植物。它们占领了海洋、陆地、地壳的浅层和大气
的下层，构成地球上所特有的一个圈层——生物圈。地球上的生命依靠地壳、
大气圈和水圈的改造，促使其演化和发展。可以说，由于生命和生物圈的出
现，地球圈层之间的联系和接触越来越密切了。
至此，我们可以看到，地球岩石圈的顶层，大气圈的底层，以及水圈和
物质圈的全部，是地球外部各圈层密切接触和有机联系的纽带，各圈层在这
里相互作用、相互渗透，构成一个完整的物质体系。对于人类社会来说，它
就是我们周围的自然界，即自然地理环境。
还要特别指出的是，到了后来，地球在它自身演化的同时，还要受到人
类活动的影响，接受人类有意识的改造。所谓改造地球，就是合地理地利用
各个圈层的自然资源，有目的地改变各圈层的状况和它们之间的关系，使之
朝着有益于人类的方向发展。
地球冰期成因的七大假说
大约在 9 亿多年前的震旦纪，整个地球几乎完全被冰雪覆盖，这就是地
球史上三大冰期之一的震旦大冰期。这个时期的冰川堆积物遍布世界各地。
2 亿多年前，地球进入了第二冰期：石炭二迭纪大冰期。主要发生在南
半球，非洲的扎伊尔和赞比亚当初都在冰川之下，北半球只有 1／3 的印度埋
于冰雪中。
大约 300 多万年前开始了第四纪大冰期。最盛时，冰川覆盖着地球总面
积的 32％，现在仅为 10％。我们正处在第四纪大冰期的末期，是个比较温暖
的时期。
但从整个地球气候史看，温暖时期占着绝对优势。近 2 亿 5 千万年以来，
冰期只有 200 万年，是什么原因造成原本温暖的地球几次陷入寒冷之中呢？
科学家们提出了冰期成因的七种假说。
1．由太阳系在宇宙间所处的位置变化引起。当太阳系随同银河系的自转
通过宇宙间寒冷区域时，或转到宇宙尘微粒子稠密区域时，部分太阳辐射被
宇宙尘埃吸收，地球得到的太阳辐射减少，温暖降低，地球出现冰期。
2．地球公转轨道的偏心率每 93000 年就会发生一次变化，造成地日距离
加大；或地球受木星的吸引，地球公转轨道变圆（大约每 10 万年一次），地
日距离变远，地球温暖降低，形成冰期。
3．地球转速的变更，造成地壳运动，两极大气的变化。如地球转速加快
时，两极寒冷的大气涌向赤道，气候变冷。
4．强烈的地壳运动，使火山活动频繁，火山喷发出大量碎屑，遮天蔽日，
减弱了太阳辐射热。强烈的地壳运动还会造成大陆上升，大量新岩石暴露于
空气中，岩石风化使大气中保护地球热量不致散发的二氧化碳含量降低，造
成气温下降、冰川活动，产生冰期。
5．大陆飘移使各大陆相对两极的位置在不同时期发生不同的变化。在移
近两极时气候寒冷，出现冰期，如石炭——二迭纪冰期，非洲、澳洲、南美
洲、南极洲以及印度原是一个完整的古大陆。而非洲就是当时的南极。北极
在太平洋中。所以那时南半球的古大陆都有冰川行动。
6．地球南北磁极互相倒转的过渡时期，地磁场相当微弱，大气层中弥漫
着带电子粒子和宇宙尘，阳光被遮挡，气温下降，雨和雪断断续续，一下就
是数百年，冰期到来。
7．寒冷的北冰洋的海水通过海峡与温暖的太平洋、大西洋交流时，潮湿
的气候使北冰洋上空大雪弥漫，结成冰盖，将大部分的太阳辐射反射掉，致
使气候变寒，冰期出现。
到底哪种假说更切合实际？是否还有什么其他原因？下一次大冰期何时
将至？都有待人类继续探讨。
造成四次全球性生物灭绝的杀手
发生在 6700 万年前的“恐龙灭绝”事件已是世人皆知的一大惨案。但在
漫长的地球历史演化过程中，地球上惨遭灭顶之灾的生物远不止恐龙家族。
据科学分析，整个显生届时期，有 4 次最明显的全球性生物群突然灭绝的现
象。
第 1 次发生在距今约 4．4 亿年的奥陶纪末期。这次遭到灭绝的生物门类
大约有 75 个科，其中重要的有达尔曼虫等三叶虫类、孔洞贝等腕足类以及某
些单列型的四射珊瑚和头足类等。
第 2 次发生在晚泥盆纪，距今约 3．4 亿年。大约有 80 余种海洋无脊椎动
物如腕足、三叶虫、珊瑚、苔藓等类遭了灾。
第 3 次距今约 2．4 亿年，在二迭纪末期。许多在古生代繁盛一时的极重
要的海洋无脊椎动物以及苔藓动物中的隐口目和变口目，总计 90 多个科几乎
彻底灭绝。
这三次“生物大灭