地球科學史：探地之旅Say Hi！

葉山

“上帝什么時候創(chuàng)造了地球？”這是個曾經(jīng)困擾過無數(shù)宗教信徒的問題，而現(xiàn)在，幾乎人人都能說出地球的真實年齡，并對地?；顒?、板塊運動等成因和聯(lián)系有著一定程度的認識。這得益于冒險家們對腳下地球不停歇地探索與發(fā)現(xiàn)，而這場漫長且險的探地之旅，還在繼續(xù)。

礦產(chǎn)與能源

早在公元前6000年，生活在保加利亞一帶的古人就已經(jīng)開始使用黃金。到了古典文明時朗，人們開采礦產(chǎn)早已駕輕就熟。在中國文明的早期，煤就已經(jīng)走進了人們的生活，宋朝沈括編纂的《夢溪筆談》中甚至有關于石油的記載。雖然現(xiàn)代意義上的地球科學還沒起步，但古人早已通過自己的智慧利用地球的部分資源。

17世紀，人們已經(jīng)能熟練開采至少12種金屬礦產(chǎn)，真正的地球科學開始萌芽。

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1654年，愛爾蘭主教詹姆斯-烏雷在反復研究《圣經(jīng)》后，聲稱地球的年齡為六千歲左右。雖然這個結(jié)論在我們今天看來謬以千里，但他的研究卻挑起了人們推測地球年齡的興趣。

化石與地層

隨著工業(yè)革命的展開，人們開礦筑路，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多埋藏在巖層里的化石，搜集和研究化石的職業(yè)人士應運而生，最著名的包括命名第一種恐龍化石的威廉·巴克蘭，以及壯大了大英博物館的理查·歐文。他們?yōu)榈厍蚰挲g的測定另辟蹊徑。

法國博物學家居維葉根據(jù)化石在不同地層里的出現(xiàn)和消失，總結(jié)出了“災變論”。他認為，地球上的生物演化經(jīng)歷過不同階段，每個階段之間都因某種全球性災難發(fā)生過大滅絕。這讓人們更加倚重化石和地層來解釋地球的過去。

18世紀末，德國人維爾納根據(jù)地層將地球的歷史分為四個紀，即地質(zhì)年代表的雛形。不久后在英國，詹姆斯·哈頓和查爾斯·萊爾構(gòu)建了“均變論”，認為地球的演化溫和而緩慢。

1830年，查爾斯·萊爾出版《地質(zhì)學原理》，正式敲開了近代地球科學的大門。

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受《地質(zhì)學原理》影響的達爾文提出了進化論，從側(cè)面推動了地質(zhì)學和古生物學發(fā)展。赫胥黎、約瑟夫萊迪、費迪南·海登、何塞亞·惠特尼、克拉倫斯·金等諸多科學家，在這一時期涌現(xiàn)。他們穿梭在山野間，用自己的腳步丈量古老的山峰河谷。漸漸地，人類之前的世界被揭開了神秘面紗，從寒武紀到第四紀的時間線被逐漸理清，各種早期理論也紛紛建立。

氣象與海洋

與此同時，地球科學的其他分支也奮起直追。得益于物理、化學的發(fā)展，以及軍事需求，氣象學在19世紀取得了長足的進步。人們不再只憑經(jīng)驗預測天氣，氣象學理論被人們所熟知。

19世紀70年代，英國政府斥巨資，讓科學家湯姆生率領“挑戰(zhàn)者號”考察船探索各大洋。這艘考察船在世界各地進行了數(shù)百次海水的物理、化學勘測以及海底沉積物挖掘，為海洋科學的誕生奠定了基礎。

20世紀初，德國氣象學家魏格納發(fā)現(xiàn)，大西洋兩側(cè)的大陸輪廓似乎互相吻合，進而提出大陸漂移假說，標志著人們的關注點不再局限于地表，而轉(zhuǎn)向了地球的整體構(gòu)造。

內(nèi)部與板塊

此時，對地球內(nèi)部的認識也取得突破。世界各地建設地震觀測站，利用地震波在不同介質(zhì)中的傳播速度，探測地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

1907年，克羅地亞的莫霍諾維奇首先確定了地殼和地幔的界限。

1914年，德國人古騰堡發(fā)現(xiàn)了地核與地幔的交界面。

在之后的20年里，英國人杰弗里斯和丹麥女科學家因格萊曼分別對地球的外核和內(nèi)核進行了研究。

隨著聲吶技術的普及，人們對海底地形的探索欲與日俱增。第二次世界大戰(zhàn)后，美國女科學家瑪麗·薩普通過聲吶數(shù)據(jù)繪制了全球海底地形圖，讓隱秘在海水深處的大洋中脊“浮出水面”。隨后，人們通過觀察地磁在海底留下的記錄，證明了巖石圈真的在移動。地質(zhì)學家貝尼奧斯通過觀測深源地震，發(fā)現(xiàn)了俯沖帶，并提出“板塊”概念。

在這一系列重要發(fā)現(xiàn)的基礎上，加拿大圖佐·威爾遜提出了板塊構(gòu)造理論，迅速被主流學術界所認可。

地球是一個復雜的大系統(tǒng)，它的每一個部分都在互相影響。在科技高度發(fā)達的今天，針對地球的科研也邁入了前所未有的階段，遙感、同位素、大數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬等都成為我們認識地球必不可少的工具。我們對腳下地球的探索從未停止，了解正在慢慢深化中！