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出版者:Houghton Mifflin

作者:Patent, Dorothy Hinshaw

出品人:

页数:96

译者:

出版时间:2000-2

价格:$ 18.00

装帧:HRD

isbn号码:9780395856918

丛书系列:

图书标签:

• 地质学
• 地球科学
• 地貌学
• 地质过程
• 地球演化
• 自然地理
• 环境科学
• 地质灾害
• 地球历史
• 地形地貌

《尘埃与星辰的低语：地球漫长演化史》 引言：时间的刻度与物质的交织 本书旨在探索地球的宏大叙事，这是一部跨越了近四十六亿年的史诗，由物质的聚合、能量的释放以及生命的不懈尝试共同谱写而成。我们不关注地表形态的雕琢细节，而是将视角拉回到最本源的层面——行星的诞生、内部的熔融与分异，以及包裹其外的原始大气和海洋的形成。地球的故事，本质上是宇宙尘埃在特定引力场下进行自我组织的奇迹。 第一部分：创世之初——太阳星云的坍缩与原行星盘的诞生 要理解地球，我们必须首先回溯到太阳系的黎明。大约在五十亿年前，一片浩瀚的分子云——包含着氢、氦以及前代恒星爆炸遗留下来的重元素——在自身的引力作用下开始坍缩。这一过程并非匀速的，而是充满了湍流与不稳定性。随着角动量的守恒，坍缩的物质云逐渐扁平化，形成了一个巨大的原行星盘。 太阳，这颗恒星的雏形，正处于核心。而在围绕着它的盘面上，物质的密度和温度呈现出显著的梯度。靠近恒星的区域，挥发性物质被高温驱散，只剩下高熔点的岩石和金属颗粒。正是这片富含硅酸盐和铁镍的物质区域，孕育了类地行星的胚胎。 1.1 星子（Planetesimal）的积聚：碰撞与吸积 在这个广袤的盘面上，微小的尘埃颗粒开始发生碰撞。最初的碰撞是黏滞的，颗粒物像雪球一样相互吸附。随着规模的增大，引力开始在相互吸引中扮演更重要的角色。这些“尘埃雪球”发展成为直径数公里到数百公里不等的星子。这些星子是行星构建的基本砖块。 星子之间的运动并非完全有序，它们在轨道上存在着微小的扰动，这导致了周期性的、具有毁灭性的碰撞。大规模的碰撞释放出巨大的能量，将星子融化。这个“吸积”阶段是一个充满暴力美学的过程，物质在引力作用下不断合并，尺寸越来越大，最终形成了原始的地球胚胎——原行星。 1.2 巨型撞击事件与月球的起源 原行星的形成并非一帆风顺。在太阳系形成的早期，轨道混沌使得巨大的天体之间难以避免地发生撞击。根据目前主流的“大碰撞假说”，当地球已经积累到接近现有质量的某个阶段时，一个火星大小的天体（通常被称为忒伊亚，Theia）以掠射角撞击了地球。 这次撞击的能量之巨，足以将地球的大部分外壳和地幔物质汽化，并将撞击体的物质抛射到太空中。这些被抛出的炽热物质在地球引力范围内重新聚集，形成了我们熟悉的月球。这次事件不仅塑造了月球，更对地球的最终形态产生了决定性的影响：它极大地增加了地球的自转角动量，塑造了地球早期的倾角，并可能对地核的分异起到了催化作用。 第二部分：行星的熔融与分异——核心的形成 在吸积和巨型撞击之后，地球变成了一个炽热的、几乎完全熔融的球体，处于所谓的“岩浆海洋”状态。在这个阶段，引力驱动的化学分异是塑造地球内部结构的关键。 2.1 铁镍的下沉与地核的诞生 岩浆海洋使得物质能够自由地重新排列，遵循密度原则。地球内部的物质主要由硅酸盐（相对较轻）和铁镍（密度极大）组成。在重力的作用下，所有富含铁和镍的物质开始向行星中心沉降。这个过程被称为核化（Core Formation）。 铁镍的沉降是一个极为高效的散热和释放引力势能的过程。当大量的重元素聚集到中心时，释放出的能量使得核心区域的温度急剧升高，甚至超过了地幔的温度。这一过程创造了地球最基本的结构：致密、高温的铁镍核心，以及上覆的、相对较轻的硅酸盐地幔。正是这个液态的外核，通过其对流运动，成为地球磁场产生的根源。 2.2 原始地幔的对流与地壳的雏形 随着核心的稳定，地幔物质也开始缓慢地进行热对流。然而，在早期，对流的幅度远大于现代地质活动。地幔内部的热量主要来源于行星形成时残余的碰撞热、放射性同位素的衰变热，以及核心形成时释放的引力势能。 在岩浆海洋冷却的过程中，密度稍低的矿物开始结晶并漂浮到表面，形成了最初的地壳——原始地壳。这层地壳与现代我们所见的硅铝质地壳截然不同，它可能是富含镁铁的玄武岩质物质，薄而脆弱，且在随后的地质年代中被更活跃的构造活动所吞噬和重塑。 第三部分：大气的演化与水的起源 地球形成初期，其大气层与现在的情况大相径庭。原始大气主要由太阳星云中残留的轻元素（氢和氦）构成，但这层稀薄的气体很快就被太阳风剥离殆尽，或者因为地球引力不足而逃逸到太空中。 3.1 原始脱气：火山活动的贡献 地球构造的稳定化标志着第二代大气的出现。这一代大气主要来源于地幔深处捕获的气体物质，通过频繁的火山喷发被释放出来，这一过程称为“脱气”（Outgassing）。 早期火山喷发释放的气体成分极为简单，主要包括水蒸气（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂），以及少量的硫化氢（H₂S）和甲烷（CH₄）。值得注意的是，这一时期的大气中几乎没有自由氧气（O₂）。高浓度的二氧化碳使得早期大气具有极强的温室效应，即使太阳的辐射强度比现在弱（所谓的“黯淡太阳悖论”），地球表面温度也足以维持液态水的存在。 3.2 水圈的形成：彗星、小行星与内部释放的平衡 水的来源是行星演化中的一个核心谜团。目前的研究表明，水的来源是多方面的：一部分水分子可能在行星形成过程中被吸积到岩石晶格结构中，随着火山作用被释放出来；而另一部分，特别是构成早期海洋的大量水，可能来自于富含冰层的彗星和小行星的撞击。 当地球表面温度下降到水的沸点之下时，大气中过剩的水蒸气开始凝结。这场持续了数万年乃至数十万年的“全球性暴雨”是地球历史上最壮观的天文事件之一。雨水冲刷着炙热的地面，汇集成原始的海洋。这些海洋不仅为生命的诞生提供了介质，更重要的是，它们开始吸收大气中的二氧化碳，形成碳酸盐，为后续大气成分的平衡奠定了基础。 结论：一个动态平衡的行星 《尘埃与星辰的低语》描绘的地球，是一个从混沌中诞生的、处于剧烈能量和物质交换中的天体。其内部的热引擎驱动着地幔的循环，外部的水圈和大气层在与太阳辐射的互动中寻求稳定。这个早期的地球，在经历过熔融、分异和冷却之后，已经具备了成为一个活跃行星的基本条件，等待着下一个宏大篇章——生命的印记——的展开。我们所见证的，是一个由引力、热力学和碰撞塑造的、不断自我更新的岩石球体。

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此书对地球系统科学的综合性探讨，展现了作者跨学科的深厚功底。它不仅仅聚焦于“岩石”本身，而是将大气圈、水圈、生物圈的相互作用纳入了考量，构建了一个完整的反馈回路模型。例如，书中详细分析了植被的出现如何改变了地表的风化速率，进而影响了海洋的化学成分，最终可能触发或延缓了大规模冰期的到来。这种对复杂相互依赖性的剖析，打破了学科壁垒，展现出地球科学的整体美感。读完后，我对“环境”这个词的理解不再停留在表层，而是深入到了驱动地球引擎的最底层动力学。它提供了一种看待我们所居住星球的全新视角——一个充满活力、不断自我调节的巨大生命体。这份洞察力，是本书最宝贵的馈赠。

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这本书的叙事风格极其富有画面感和哲思色彩，读起来完全没有传统教科书的沉闷。作者似乎是一位饱读诗书的旅行家，他笔下的岩层仿佛被赋予了生命和意志。例如，描述沉积岩的形成时，所用的词汇充满了对水流力量的敬畏，将泥沙的沉积描绘成一场漫长而耐心的艺术创作。我尤其被书中关于“深时”（Deep Time）的概念所触动。人类的寿命与地球的年龄相比，不过是沧海一粟，这种尺度的对比，迫使我重新审视日常的焦虑与烦恼。阅读此书的过程，与其说是学习，不如说是一场精神的洗礼，它将个人的时间轴无限拉伸，让人体会到自身在宏大宇宙结构中的谦卑位置。这种深层次的哲学反思，是许多纯粹技术性地质学著作所缺乏的。

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读罢此书，我深感震撼的不仅是地球的“形变”，更是人类认知边界的拓展。这本书的独特之处在于，它成功地架设了一座连接微观化学过程与宏观地貌演变的桥梁。书中对风化作用、侵蚀循环的阐述，细致到了矿物晶格层面的化学反应，随后又迅速拔高，解释了这些微小作用如何累积，最终雕刻出科罗拉多大峡谷那般鬼斧神工的景观。文字的节奏感把握得极妙，时而缓慢凝重，如同冰川缓慢爬行，时而急促有力，仿佛地震波的瞬间释放。特别值得称道的是，作者并未回避科学史上的争论点，而是坦诚地展示了科学理论是如何在证据的不断修正中臻于完善的，这为读者提供了一种看待科学的健康态度——它不是一成不变的教条，而是不断自我修正的探索过程。这种对科学方法的尊重和对求真精神的弘扬，使这本书的价值超越了单纯的知识传递。

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从排版和插图设计来看，这本书无疑是业界的一流之作。那些高分辨率的岩芯照片、清晰明了的构造示意图，以及精心绘制的全球地质板块演化图集，都极大地辅助了理解。特别是那些多角度的地球剖面图，将地幔对流、岩石圈拉伸和俯冲带的复杂互动，以一种直观易懂的方式呈现出来。我注意到，书中引用了大量最新的遥感数据和地球物理勘探结果，使得内容保持了极强的时效性，这对于关注前沿科学发展的读者来说至关重要。与其说这是一本书，不如说是一份包含了详尽图表的专业参考手册，但其文字描述的流畅性又确保了即便是初学者也能顺畅阅读。图文之间的配合堪称完美，没有丝毫的累赘或缺失。

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这本关于地质变迁的著作，其宏大的叙事视角和对时间尺度的精准把握，着实令人叹为观止。作者并非仅仅罗列地质年代的枯燥数据，而是将地球的演化过程描绘成一幅波澜壮阔的史诗画卷。从太古宙的岩浆奔涌到显生宙的生命繁盛，每一个篇章都充满了动态的张力。我尤其欣赏其中对板块构造理论的深入浅出解释，那些原本晦涩难懂的深部动力学机制，在作者的笔下如同舞台上的精妙编排，让人清晰地看到大陆漂移如何塑造了今日的山脉与海洋。书中对古气候模型的构建也极为细致，通过分析同位素证据和沉积学特征，重现了雪球地球时期那令人窒息的寒冷，以及温室地球时期物种大爆发的场景。阅读过程中，我仿佛化身为一名时间旅行者，亲眼见证了大陆的聚合与分离，火山的喷发与熄灭。这种沉浸式的体验，远超一般的科普读物，更像是与一位经验丰富的地质学家并肩站立在地球的任何一个角落，倾听脚下岩石讲述的亿万年秘密。

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