從地質編年史解讀的地球歷史
馬航MH370航班失蹤已十幾天過去了,天天都有不靠譜的新消息傳來,發現這個發現那個,但到頭來還是撲朔迷離。當18日澳大利亞海事安全局表示,根據衛星測出距澳大利亞西海岸的珀斯以西約1000多海里(2300公里),發現兩個可疑物體(大的長達24米,小的長約5米)之後,於是中國22日接著趕緊說,18日12點左右,中國高分一號衛星也獲取到距澳大利亞公布的位置偏西120公里左右(南緯44度57分,東經90度13分)海域有一疑似漂浮物,長約22米,寬約13米。這到底在什麼位置,是否是飛機殘骸,各國飛機紛紛趕去驗證,但至今仍舊還是撲朔迷離。
長達二十多米的大傢伙,各國衛星技術分不出是什麼物體? 這令我很驚訝,40多年前就已聽說過美國在越戰時,從偵察衛星上能拍攝分辨出小於1米的物體,這不是在吹牛嗎? 斯諾頓還說到美國利用衛星監聽手機信號神通廣大,MH370航班上有200多部個人手機,「失聯」後全都成為「啞機」。各國雷達站也無一個能探測到MH370的去向? 這一切讓我不能不懷疑人類目前的能力與自己吹噓的差距,毛的「人定勝天」更是在自不量力的吹泡泡玩。
我們無權對衛星技術做出判斷,可能各國有說不清的軍事隱情在裡面,也無法說清這架飛機為什麼會向相反方向飛行這麼長的距離? 如果排除人為因素,是不是與現在經常講的地球南北磁場正在轉向有關? 地球並非如「地球村」那麼小,人類的盲點到底有多大? 如果真的偶然有外星人光顧地球的話,人類未必會察覺到。現在我只能藉此對地球上的一些科普知識了解一下,例如地球的結構、年齡和地質歷史狀況等等,究竟人類對地球了解了多少? 這些情況大致如下。
(一)地球的結構
地球的結構同其他類地行星相似,是層狀的,在物理學上,地球可劃分為岩石圈、軟流層、地幔、外核和內核5層。而這些層可以通過它們的化學特性和流變學特性來確定,地球擁有一個富含硅的地殼,一個非常粘稠的地幔,一個液體的外核和一個固體的內核。這些對地球內部結構的認識來源於物理學證據和一些推斷,這些證據包括火山噴出的物質和地震波。地質學上對地球各層的劃分,按照自地表的深度,分別是:
深度(千米) /層
0–60 岩石圈(深度介於5公里至200公里之間)
0–35 地殼(深度介於5公里至70公里之間)
35–60 地幔頂層
35–2890 地幔
100–200 軟流層
35–660 上地幔
660–2890 下地幔
2890–5150 外核
5150–6360 內核
利用地震波獲得地球的內部信息。地球的各層可以由折射和反射的地震波的傳播時間間接得知。橫波不能通過地核,在其他的層中速度也不同。波速在不同層中間的變化遵守折射的斯涅爾定律。高速地震波引起的反射則和光波在鏡面上的反射類似。
1、地殼:
地殼深度介於5公里至70公里之間,是地球最外層的結構。海盆下比較薄的海洋地殼是由含鐵鎂的硅酸鹽岩石組成的。比較厚的大陸地殼則是由含鈉鉀鋁的硅酸鹽岩石構成。由於大陸地殼的主要構成元素是硅和鋁,因此也稱為硅鋁層。同樣,海洋地殼被稱為硅鎂層。地殼和地幔的區別有兩部分。首先,地殼和地幔間有一個不連續面,導致地震波的速度變化,稱為莫霍洛維奇面,簡稱莫霍面。造成莫霍面的原因是面上方的岩石包含長石,而下方的岩石不含長石。第二,鐵鎂堆積岩和橄欖岩之間有一個化學不連續面。很多構成地殼的岩石年齡在1億年左右,但已知最老的岩石年齡為44億年。因此可以推斷,地球在那時就擁有一個固體地殼。岩石可分三類:
火成岩(岩漿岩)——指由地球深處的岩漿侵入地殼內或噴出地表後冷凝而形成的岩石。又可分為侵入岩和噴出岩(火山岩)。
沉積岩——指暴露在地殼表層的岩石在地球發展過程中遭受各種外力的破壞,破壞產物在原地或者經過搬運沉積下來,再經過複雜的成岩作用而形成的岩石。沉積岩的分類比較複雜,一般可按沉積物質分為母岩風化沉積、火山碎屑沉積和生物遺體沉積。
變質岩——指地殼中原有的岩石受構造運動、岩漿活動或地殼內熱流變化等內營力影響,使其礦物成分、結構構造發生不同程度的變化而形成的岩石。又可分為正變質岩和副變質岩。
三大類岩石是可以通過各種成岩作用相互轉化的,這也就形成了地殼物質的循環。
喀斯特地貌——是指水對可溶性岩石(碳酸鹽岩、石膏、岩鹽等)進行以化學溶蝕作用為主,流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用,以及由這些作用所所造成地貌,稱喀斯特地貌(岩溶地貌)。
嚴格講地球表面結構應分為:岩石圈、大氣圈、水圈和生物圈。岩石圈上面已述,生物圈放在後面的《地質時代解釋的地球歷史》中去談,下面簡單述一下大氣圈和水圈。
大氣圈:
在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍發現有稀薄大氣,有人認為,大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右。據科學家估算,大氣質量約6000萬億噸,差不多佔地球總質量的百萬分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外還有水汽和塵埃等。
自地表起垂直向上,大氣層通常分為5層:對流層[12公里左右]、平流層[50公里左右]、中間層[80公里左右]、熱成層[80-500公里之間、外逸層[外大氣層、電離層,370公里以上]。地球上空的大氣約有3/4在對流層內,97%在平流層以下,平流層的外緣是航空器依靠空氣支持而飛行的最高限度。某些高空火箭可進入中間層。人造衛星的最低軌道在熱成層內。
如果大氣層消失,地球水份將會一夜之間化為烏有,生命便會枯竭,地球就會跟月球、火星一樣,只剩下一塊岩石。 因為有了大氣層,鎖住了氧氣的泄漏;因為有了大氣層,將流星隕石阻擋在大氣層外或將它們燒毀在大氣層中。所以,世界萬物因氣而生,因氣而命,因氣而形,因氣而動。
水圈:
地球表面總面積5.1億平方公里、海洋覆蓋面積3.61億平方公里(佔70.8 %)、陸地面積 1.49億平方公里(佔29.2 %)、平均半徑 6,373公里。四大洋各佔比例是:太平洋佔49.8%,大西洋26%,印度洋20%(平均水深3840米),北冰洋4.2%。
海洋中含有十三億五千多萬立方千米的水,約佔地球上總水量的97%。海洋所含的鹽極多,可以在全球陸地上鋪成約厚150米的鹽層。由於地球自轉影響,北半球的海流以順時針方向流動,南半球的則相反。
海洋是如何形成的,或者說,地球上的水究竟來自何方?只有當太陽系起源問題得到解決了,地球起源問題、地球上的海洋起源問題才能得到真正解決。
2、地幔:
地球的內部構造。1:大陸地殼;2:海洋地殼;3:上地幔;4:下地幔;5:外核;6:內核;A:莫霍面;B:古登堡面;C:萊曼面地幔深度達2890公里,是地球最厚的層。地幔底部的壓強高達140×109帕(約140萬個大氣壓)。地幔由富含鐵和鎂的硅酸鹽岩石組成,和地殼相近。雖然地殼是固體,但是高溫使得硅酸鹽擁有足夠的延展性,以在很長時間內緩慢流動。地幔的對流在地面上體現為板塊運動。物質的熔點和粘度隨著壓強的變化而變化。由於地幔越向下壓強越大,因此地幔上方的部分比下方的部分更容易流動(化學變化也可能起著一定的作用)。地幔的黏度介於1021-1024Pa·s之間。作為比較,水的粘度為約10-3Pa·s,而瀝青的黏度為107 Pa·s。
3、外核:
液體的外核包裹在內核周圍,成分也是鐵和鎳,還有少量的輕元素。組成地球的成分和普通球粒狀隕石和太陽外部的成分有很大關係。地球的成分同普通球粒隕石相似,而與另一種頑火輝石球粒隕石完全不同。在1940年初,包括弗朗西斯·伯奇在內的很多科學家在這個研究成果的基礎上建立了地球物理學。兩種隕石出現如此巨大的差異的原因是生成頑火輝石球粒隕石的環境必須是極端缺氧的環境。這使得親氧的元素部分或全部保留在和地核相同的合金中。發電機理論認為,外核的對流,以及科氏效應為地球創造了磁場。內核由於高於居里溫度而不能保持一個穩定的磁場,但是可能對外核產生的磁場起到了穩定作用。
最近的研究顯示,內核可能比地球的其他部分轉得快。在2005年8月,一些地球物理學家在《科學》上發表了一篇論文,稱地球的內核每年比地表多轉0.3至0.5度。
4、地核:
最近的研究顯示,地核最內部可能富含金、鉑和其他親鐵元素。地球的平均密度為5,515kg/m3。由於地表物質的平均密度只有約3000 kg/m3,因此我們可以得知,地球核心區域有密度更大的物質。關於地核的更多信息則來自於地震學研究。地震學測量顯示,地核由2部分構成:半徑為1220公里的固體內核和裹在外面的液體外核,總半徑3400公里。固體內核是由英格·萊曼在1936年發現的,成分主要是鐵和鎳。
(二)地質時代解釋的地球歷史
地球地質時代年表:(文章後面附有地球地質時代年表圖)
一、冥古宙(38-45.5億年):隱生代、原生代、酒神代、雨海代。
二、太古宙(25-38億年):始太古代、古太古代、中太古代、新太古代。
三、元古宙(5.42-25億年):
1、古元古代:成鐵紀、層侵紀、造山紀、固結紀;
2、中元古代:蓋層紀、延展紀、狹帶紀;
3、新元古代:拉伸紀、成冰紀、埃迪卡拉紀。
四、顯生宙(現在-5.42億年):
1、古生代(2.51-5.42億年):寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀;
2、中生代(6500萬年-2.51億年):三疊紀、侏羅紀、白堊紀。
3、新生代(現在-6500萬年):a)古近紀:古新世、始新世、漸新世; b)新近紀:中新世、
上新世; c)第四紀:更新世、全新世。
年表說明:年表中最大的時間單位是宙(eon),宙下是代(era),代下分紀(period),紀下分世(epoch),世下分期(age),期下分時(chron)。必須說明,年表雖有時間的概念,也就是說,當獲悉該化石是何宙、代、紀、世、期或時的遺物,間接可知道它形成的粗略時間(當然是很粗略的估計值)。事實上,年表的時間單位是完全人為性劃分的,和日曆中的年月日不同,它不能使人了解每個宙、代、紀、世、期或時經歷的準確時間。所有的名稱都是從英語經由日語引入漢語的。中國學者的著作以及中國的教科書中等同的部分如:
震旦紀——等同於埃迪卡拉紀。
南華紀——等同於成冰紀。
青白口紀——等同於拉伸紀。
薊縣紀——等同於狹帶紀和延展紀之和。
長城紀——等同於蓋層紀和固結紀之和。
現代的地質學和地球物理學大致上都認為地球的年齡大約在45.4億年(4.54×109年±1%)。年齡的測量是對隕石採用放射測年進行,這與地球上的最古老的石頭和月岩的測量結果一致。除此之外,也有測量是運用地球內的放射性元素和它蛻變生成的同位素測定,大致結果相同。
在45億年前的地球早期,高溫熔融的狀態使得較重的物質下沉到地球中心,較輕的物質上浮到地殼,這個過程稱為行星分化。地核的成分因此可以推斷為80%的鐵,以及鎳,以及一些輕元素。其他的重元素,例如鉛和鈾,不是含量過少,就是同其他的輕元素結合而留在地殼裡。內核甚至被認為是由鐵晶體組成。
1、 太陽系的形成
太陽系誕生之初,是以巨大並不斷旋轉的由塵埃與氣體組成的雲團的形態存在。它是由大爆炸所生成的氫與氦組成,同時亦有著由很久以前的星球內部所合成的其它元素。因為雲團旋轉,引力與慣性將雲團壓為一個圓碟,與其旋轉軸成垂直。大部份質量集中在中央並開始加熱。與此同時,因為引力使得物質環繞塵埃粒子緊縮,使得圓碟剩餘部份開始分解為環狀物。細少的碎片互相碰撞並組成較大的碎片。而組成的地球物質並眾集在距中央約一億五千萬公里的地帶。當太陽收縮並被加熱,核融合開始,而因此形成的太陽風則清空了在圓碟內大部份沒有收縮並組成較大個體的物質,只剩下少量的元素。之後,較重的元素聚集於太陽附近,形成了體積小,密度高的星體(類地行星);較輕的元素則聚集於離太陽較遠的地方,形成了體積大,密度低的星體(類木行星),而地球則是距離太陽第三近的行星。
關於太陽系的形成,一類認為太陽系是一次激烈的偶然突變而產生的,即災變說觀點;另一類則認為太陽系是有條不紊地逐漸演變成的,即演化說觀點。1755年,德國哲學家康德根據牛頓的萬有引力原理,提出一個太陽系形成的假說,認為太陽系中的太陽、行星和衛星等是由星雲——一種稀薄的雲霧狀微粒物質逐漸演化形成的。1796年,法國天文學家拉普拉斯也提出了與康德類似的星雲說,後人常把兩者合起來,統稱「康德一拉普拉斯星雲說」。這個假說在19世紀的大部分時間內占統治地位。星雲說認為:恆星的形成是銀河瀰漫的原始星雲的某一個球狀碎片,在自身引力的作用下不斷收縮,產生旋渦,旋渦使星雲碎裂成大量碎片,每個碎片又逐漸轉化為恆星。太陽就是其中之一,它也不斷收縮、旋轉,在長期的運動中形成原始太陽。周圍的物體不斷聚合、碰撞,越轉越大,就形成了今天的八大行星。行星周圍的物質,也是這樣漸漸形成了衛星。這就是太陽系形成的一個主要假說。唯心主義認為,地球和整個宇宙都是依神或上帝的意思創造出來的。18世紀愛爾蘭一個大主教公開宣稱:「地球是紀元前4004年10月23日一個星期天的上午9時整被上帝創造出來的。」在中國古代,人們認為遠古的時候還沒有天地,宇宙間只有一團氣,在一萬八千年前,有位盤古氏開天闢地,才有了日月星辰和大地。康德和拉普拉斯他們認為太陽系是由一個龐大的旋轉著的原始星雲形成的。原始星雲是由氣體和固體微粒組成,它在自身引力作用下不斷收縮。星雲體中的大部分物質聚集成質量很大的原始太陽。與此同時,環繞在原始太陽周圍的稀疏物質微粒旋轉的加快,便向原始太陽的赤道面集中,密度逐漸增大,在物質微粒間相互碰撞和吸引的作用下漸漸形成團快,大團快再吸引小團快就形成了行星。行星周圍的物質按同樣的過程形成了衛星。這就是康德——拉普拉斯星雲說。關於地球和太陽系起源還有許多假說,如碰撞說、潮汐說、大爆炸宇宙說等等。自20世紀50年代以來,這些假說受到越來越多的人質疑,星雲說又躍居統治地位。國內外的許多天文學家對地球和太陽系的起源不僅進行了一般理論上的定性分析,還定量地、較詳細論述了行星的形成過程,他們都認為地球和太陽系的起源是原始星雲演化的結果。中國天文學家戴文賽認為,在50億年之前,宇宙中有一個比太陽大幾倍的大星雲。這個大星雲一方面在萬有引力作用下逐漸收縮,另外在星雲內部出現許多湍渦流。於是大星雲逐漸碎裂為許多小星雲,其中之一就是太陽系前身,稱之為「原始星雲」,也叫「太陽星雲」。由於原始星雲是在湍渦流中形成的,因此它一開始就不停地旋轉。原始星雲在萬有引力作用下繼續收縮,同時旋轉加快,形狀變得越來越扁,逐漸在赤道面上形成一個「星雲盤」。組成星雲盤的物質可分為「土物質」、「水物質」、「氣物質」。這些物質在萬有引力作用下,又不斷收縮和聚集,形成許多「星子」。星子又不斷吸積、吞併,中心部分形成原始太陽,在原始太陽周圍形成了「行星胎」。原始太陽和行星胎進一步演化,而形成太陽和九大行星,進而形成整個太陽系。
2、地球的形成
對地球起源和演化的問題進行系統的科學研究始於十八世紀中葉,至今已經提出過多種學說。一般認為地球作為一個行星,起源於46億年以前的原始太陽星雲。地球和其他行星一樣,經歷了吸積、碰撞這樣一些共同的物理演化過程。形成原始地球的物質主要是星雲盤的原始物質,其組成主要是氫和氦,它們約佔總質量的98%。此外,還有固體塵埃和太陽早期收縮演化階段拋出的物質。在地球的形成過程中,由於物質的分化作用,不斷有輕物質隨氫和氦等揮發性物質分離出來,並被太陽光壓和太陽拋出的物質帶到太陽系的外部,因此,只有重物質或土物質凝聚起來逐漸形成了原始的地球,並演化為今天的地球。水星、金星和火星與地球一樣,由於距離太陽較近,可能有類似的形成方式,它們保留了較多的重物質;而木星、土星等外行星,由於離太陽較遠,至今還保留著較多的輕物質。關於形成原始地球的方式,儘管還存在很大的推測性,但大部分研究者的看法與戴文賽先生的結論一致,即在上述星雲盤形成之後,由於引力的作用和引力的不穩定性,星雲盤內的物質,包括塵埃層,因碰撞吸積,形成許多原小行星或稱為星子,又經過逐漸演化,聚成行星,地球亦就在其中誕生了。根據估計,地球的形成所需時間約為1千萬年至1億年,離太陽較近的行星(類地行星),形成時間較短,離太陽越遠的行星,形成時間越長,甚至可達數億年。
至於原始的地球到底是高溫的還是低溫的,科學家們也有不同的說法。從古老的地球起源學說出發,大多數人曾相信地球起初是一個熔融體,經過幾十億年的地質演化歷程,至今地球仍保持著它的熱量。現代研究的結果比較傾向地球低溫起源的學說。地球的早期狀態究竟是高溫的還是低溫的,目前還存在著爭論。然而無論是高溫起源說還是低溫起源說,地球總體上經歷了一個由熱變冷的階段,由於地球內部又含有熱源,因此這種變冷過程是極其緩慢的,地球仍處於繼續變冷的過程中。地球在剛形成時,溫度比較低,並無分層結構,後來由於隕石等物質的轟擊、放射性衰變致熱和原始地球的重力收縮,才使地球的溫度逐漸升高,最後成為粘稠的熔融狀態。在熾熱的火球旋轉和重力作用下,地球內部的物質開始分異。較重的物質漸漸地聚集到地球的中心部位,形成地核;較輕的物質則懸浮於地球的表層,形成地殼;介於兩者之間的物質則構成了地幔。這樣就具備了所謂的層圈結構。在地球演化早期,原始大氣都逃逸了。但隨著物質的重新組合和分化,原先在地球內部的各種氣體上升到地表成為新的大氣層。由於地球內部溫度的升高,使內部結晶水汽化。後來隨著地表溫度的逐漸下降,氣態水經過凝結,積聚到一定程度後,又通過降雨重新落到地面,這種情況持續了很長一段時間,於是在地面上形成水圈。最原始的地殼約在40億年前出現,而地球以其地殼出現作為界線,地殼出現之前稱為天文時期,地殼出現之後則進入地質時期。
包括了圍繞其存在的太陽星雲里的物質,特別是較輕的氣體如氫與氦,但是太陽風與地球自身的熱力清空了這層大氣層。地球表面慢慢地冷凝,地球經歷了一個重型星體撞擊時期。蒸氣由地殼裡逃出,而更多的氣體由火山內釋出,從而形成了第二道大氣層。更多的水份在火流星撞擊地球時帶來。這時地球開始冷卻,在三十八億年前,雲層開始形成,雨水落下從而形成海洋,而且可能更早時已出現這些現象。(最近的證據提出海洋可能在四十二億年前開始形成)。這道新的大氣層可能包含了氨、甲烷、水蒸氣、二氧化碳、氮氣與其他含量較少的氣體。而氧氣則被氫氣或地表上的礦物質束縛著。火山活動出現頻密,而且因為沒有臭氧層防護,紫外線大量照射在地球表面。
3、月球的形成
月球的起源仍然眾說紛紜,但以巨大撞擊假設的支持證據最多。地球可能並非惟一的在距離太陽一億五千萬公里處生成的行星。所以科學家們假設了另一顆原始行星在距離太陽與地球一億五千萬公里處,即第四個或第五個拉格朗日點處形成。此行星被命名為忒亞,並假設其較現在的地球為小,大約為火星的大小與質量。其運行軌道剛開始時應該較為穩定,但其後被不斷增加質量的地球所擾亂。忒亞開始迴轉並向地球靠攏(大約四十五億三千三百萬年前),其以一個低斜的角度與地球發生碰撞。其低速與低角度並不足以毀滅地球,但足以使大部份地殼被噴出。構成忒亞的重金屬沉入地球的地核內,而剩餘的物質與噴出物則在數周內冷礙為一個獨立個體。在其自身的重力影響下,大約於一年內,其成為一個較為球狀的個體,即是月球。而人們亦相信這次撞擊使地球的自轉軸傾斜了23.5°,使地球出現四季。(一個簡單,完美的星體應是自轉軸沒有傾斜並沒有分明的季節。)其亦可能加速了地球的自轉速度並使地球出現了板塊構造。
4、陸地的起源
在地球早期歷史裡,火山爆發是經常發生的事。冥古宙早期地球與現在的世界十分不同。當時沒有海洋,大氣層里亦沒有氧氣。小行星與太陽系形成後餘下的物質不斷撞擊。這些撞擊與放射性崩解產生的熱、殘熱與收縮壓力產生的熱相結合,使得地球在這階段完全為熔化狀態。較重的元素沉向中心,而較輕的元素則升至表面,從而製造了地球的不同層次。
有關大陸的起源問題,地質和地球物理學家杜托特於1937年在他的《我們漂移的大陸》一書中提出了地球上曾存在兩個原始大陸的模式。如果這個模式成立,那麼這兩個原始大陸分別被稱為勞亞古陸和岡瓦納古陸;這實際上就象以前魏格納等人所主張的那樣,把全球大陸只拼合為一個古大陸。杜托特認為,兩個原始大陸原來是在靠近地球兩極處形成的,其中勞亞古陸在北,岡瓦納古陸在南,在它們形成以後,便逐漸發生破裂,並漂移到今天大陸塊體的位置。早在19世紀末,地質家學休斯已認識到地球南半球各大陸的地質構造非常相似,並將其合併成一個古大陸進行研究,並稱其為岡瓦納古陸,這個名稱源於印度東中部的一個標準地層區名稱。岡瓦納古陸包括現今的南美洲、非洲、馬達加斯加島、阿拉伯半島、印度半島、斯里蘭卡島、南極洲、澳大利亞和紐西蘭。它們均形成於相同的地質年代,岩層中都存在同種的植物化石,被稱為岡瓦納岩石。杜托特用以證明勞亞古陸和岡瓦納古陸的存在和漂移的主要證據,是來自地質學、古生物學和古氣候學方面。根據三十多年中積累起來的資料,有力地證明岡瓦納古陸的理論基本上是正確的。勞亞古陸是歐洲、亞洲和北美洲的結合體,這些陸塊即使在現在還沒有離散得很遠。勞亞古陸有著很複雜的形成和演化歷史,它主要由幾個古老的陸塊合併而成,其中包括古北美陸塊、古歐洲陸塊、古西伯利亞陸塊和古中國陸塊。在晚古生代(距今約3億年前)這些古陸塊逐步靠擾並碰撞,大致在石炭紀早中期至二疊紀(即2億至2億7千萬年前)才逐步閉合。古地質、古氣候和古生物資料表明,勞亞古陸在石炭~二疊紀時期位於中、低緯度帶。在中生代以後(即最近的1-2億年間)勞亞大陸又逐步破裂解體,從而導致北大西洋擴張形成。研究表明,全球新的造山地帶的形成和分布,都是勞亞古陸和岡瓦納古陸破裂和漂移的構造結果。在這過程中,大陸岩塊的不均勻向西運動和離極運動的規律十分明顯。總的看來,勞亞古陸曾位於北半球的中高緯度帶,岡瓦納古陸則曾一度位於南半球的南極附近;這兩個大陸之間由被稱為古地中海(也稱為特提斯地槽)的區域所分隔開。在杜托特(1937年)提出勞亞古陸與岡瓦納古陸理論之前,魏格納早在1912年曾提出了地球上曾只有一個原始大陸存在的理論,稱為聯合古陸。魏格納認為,它是在石炭紀時期(距今約2.2億-2.7億年前)形成的。魏格納把聯合古陸作為他描述大陸漂移的出發點。然而根據人們現在的認識,魏格納所提出的聯合古陸決不是一個原始的大陸。雖然仍有很大一部分人贊同聯合古陸觀點,但他們所作出的古大陸復原圖與魏格納所提出的復原圖相比,已存在很大的差別,相反倒有些接近杜托特的兩個古大陸分布的理論。最近2億年以來的大陸漂移和板塊運動,已得到了確切證明和廣泛的承認。然而有人推測,板塊運動很可能早在30億年前就已經開始了,而且不同地質時期的板塊運動速度是不同的,大陸之間曾屢次碰撞和拼合,以及反覆破裂和分離。大陸岩塊的多次碰撞形成了褶皺山脈,並連接在一起形成新的大陸,而由大洋底擴張形成新的大洋盆地。因此,要準確復原出大陸在2億多年前所謂的"漂移前的漂移"是十分困難的。地球的年齡已有46億年歷史,目前已經知道地球上最古老的岩石年齡為37億年,並且分布的面積相當小。這樣,從46億年到37億年間,約有9億年的間隔完全缺失地質資料。此外,地球上25億年前的地質記錄也非常有限,這對研究地球早期的歷史狀況帶來不少困難。
5、大洋的起源與演化
有關大洋的起源和演化研究從本世紀初才開始,在此之前一般認為大洋盆地是地球表面上永存的形態,也即大洋盆地自從貯水形成以來,其位置和分布格局是固定的。隨著地球科學的發展,特別是本世紀初以魏格納為首的大陸漂移這一革命性的學說的提出,對自最近的2億多年以來大洋的起源和演化有了突破性的認識。對於大陸漂移學說,並非一開始就得到許多人支持的,因為當時對引起大陸漂移的機制,即力源問題並沒有很好解決。1931年,霍姆斯等人提出了地幔對流學說,用於解釋大陸漂移的力源,然而這個觀點在當時很少受到人們的注意。19世紀後期,有人建立了地球收縮的全球構造學說,用於解釋地球上為什麼會有如此大規模的造山運動。然而,本世紀50年代以後,隨著全球性大洋中裂谷的巨大拉張性證據的發現,收縮學說被普遍放棄了,與此同時,地球膨脹學說很快流行起來。膨脹說認為,地球開始時很小,直徑是現今地球的一半。由於地球大幅度膨脹,原始地殼裂開成為現在的大陸,裂開的地方經過不斷發展成為現代的大洋盆地。並且,由於地球的大幅度膨脹引起的所謂大陸漂移,表明大陸塊基本上是停留在原地的,即各大陸之間和大陸相對於地幔之間並沒有發生過顯著的移動。由於膨脹說無法解釋大陸地殼上廣泛發育的褶皺山脈構造特徵是怎麼形成的,霍姆斯等人的地幔對流說很快再次被重視。60年代初,隨著洋底探測資料的迅速積累,赫斯和迪茨首先把地幔對流方案發展為海底擴張的學說。赫斯在1962年發表了《大洋盆地的歷史》一文,提出了大洋起源的新觀點,即海底擴張理論。赫斯認為洋底的主要構造就是由地幔對流作用的直接表現。海底擴張理論證明,大陸和洋底是在對流著的地幔上被動地移動著,而不像早期的大陸漂移說所主張的大陸在洋底上主動漂移。海底擴張理論提出後不久,一些別的洋底觀測結果,諸如洋底地殼構造、地磁、地震震源和地熱流量分布等對這個理論提供了有力證據。這種情況下,使得大部分的學者都轉向了關於海底擴張的研究。現在已經普遍確認,可以用海底擴張和板塊運動理論解釋大洋起源和演化,大洋盆地的固定論看來是過時了。海底擴張和板塊構造學說對大洋的起源和演化的理論解釋的基礎都是地幔對流說。現代研究證實,大洋最初是在大陸內部孕育的,並開始於大陸岩石圈中的裂谷。大陸在裂谷處破裂並相互分離,從而開始產生新的大洋盆地。魏格納曾把南大西洋兩對岸的吻合作為闡述大陸漂移說的出發點。事實上,把南美洲與非洲兩大陸拼合到一起,不僅大陸邊沿地形輪廓非常吻合,而且岩石類型和地質構造也可以對接起來。現已證明,大西洋在二疊紀(2億5千萬年前)時還根本不存在,據估計,形成中大西洋的大陸裂谷發生在稍後的三疊紀(約1億6千萬-1億9千萬年前)。至侏羅紀末期(約1億2千萬年前),中大西洋可能已張開達1000公里的寬度;南大西洋的張開大約開始於早白堊紀(約1億1千萬年前),而最初的裂谷發生在晚侏羅紀(約1億3千萬年前);北大西洋張開最晚,大約開始於第三紀初(約6000-7000萬年前),與此同時,由北大西洋裂谷向東北延展而伸入格陵蘭與歐洲之間,挪威海隨之張裂開。從6千萬年到2千萬年前,挪威海、巴芬海和北大西洋主體都在擴張,但速率和方向均有些變化。綜上所述,現今的那些廣闊的大洋盆地並不是從來如此,而是長期的地球運動和演化的結果。大洋由狹窄海灣到寬闊盆地的發展,是通過持續發生的大規模海底擴張過程實現的。海底擴張和板塊運動的動力都是地幔對流。由於地球原始地殼自從形成以來,從來沒有停止過大規模的地質構造形態的運動。因此,可以肯定地說,現在地球上大洋和陸地的形態就是過去數拾億年來大規模地殼運動的結果。
6、生物的出現
生命起源的詳情仍是未知之數,然而仍有主要的原理被建立。一派科學家認為生命,或至少是有機化合物,可能是來自外太空;然而一般認為生命起源於地球。大部份科學家認為生命是在地球上自然孕育,但生命出現的時間卻極不確定;可能在大約四十億年前,在地球早期的能量化學裡,有一個分子(可能是其他東西)獲取了自我複製的能力:複製子。此分子的性質並不清楚,其被現在生命的複製子DNA取代前,曾是生命的主要複製子。這個複製子在自我複製的過程里並非經常正確地複製:部份複製品包含了「錯誤」。如果這種轉變消滅了分子的複製能力,則將不會有更多的複製品,而這條生命線將會滅絕。但在另一方面,少數變化使得分子的複製變得更快或更佳;這些「品系」的數量較多也較「成功」。當原料(其角色類似食物)消耗殆盡後,這些品系會利用其他物質,且可能會抑制其他品系的生長,使其數量增加。少數不同的模型提出了複製子可能發展的方法。假設有不同的複製子,包括有機化合物如現代核酸里的蛋白質、磷脂、結晶體等,甚至是量子系統。現在並沒有方法知道何種模型更為符合地球生命的起源。在眾多較舊的理論里其中一條理論,與一條詳細研究過的理論,會作為範例來解釋其發生的可能性。火山、閃電與紫外線幅射釋出的高能會使得簡單化合物如甲烷與氨通過化學反應組合成較為複雜的分子,眾多的有機化合物組成了生命的基礎。當這種「有機湯」的數量增加,不同的分子互相發生反應。有時更多複雜的分子可能會出現;可能肉體提供了一個框架來收集與與集中有機物。 部份分子的存在會加速了化學反應。而所有這些反應持續了很長時間,時多時少,直至一個新分子機緣巧合地出現:複製子(replicator)。其有著奇怪的特質,可以加速自我複製的化學反應,並開展生物進化。其他理論假一個不同的複製子。在任何情況,DNA在每一點均取代了複製子的功能;所有已知生命(部份病毒與普利昂蛋白除外)皆以DNA為遺傳物質,且幾乎都以相同方法作為訊息的編碼。
細胞膜的一小部份。此現代的細胞膜遠較古代的雙層磷脂複雜。蛋白質與碳水化合物經由細胞膜有不同的調節物質通過的功能,並且與周圍環境產生反應。現代的生命的複製子是整齊地包裝在細胞膜內的。而理解細胞膜的起源較理解複製子的起源容易,因為組成細胞膜的磷脂分子在置放於水中時經常會自發地形成一道雙層膜。在特定環境下,很多這樣的球體因此而形成。現在無法得知此過程是早於或延續複製子的起源(或可能其在過去就是複製子)。現在主流的意見是該複製子,在這點可能是RNA,與其自我複製的器具和其他可能的生物分子已進化出來了。最初時原始細胞可能在其生長得過於巨大時發生爆裂;而四散的物質則可能重新殖民於其他「氣泡」。穩定細胞膜的蛋白質,或其後協助其變得井然有序的蛋白質,使得這些細胞線的繁衍速度加快。RNA是較有可能的早期複製子之一,能同時儲存遺傳資訊與加速反應。在同一點上,DNA取代了RNA儲存遺傳資訊的角色,而蛋白質則是作為加速反應的酵素存在,RNA則只負責傳送資訊並調節其過程。越來越多人相信這些早期細胞的進化與名為「黑煙囪」的海底火山爆發有關。或是深層而熱的岩石。然而,現在普遍相信眾多細胞或原始細胞里,只有一種細胞存活。現有證據指出最後普遍共同祖先(LUCA)在早期太古代生存,或更早。這個「最後普遍共同祖先」細胞是所有細胞的祖先,亦即是地球上所有生命的祖先。其可能為一個原核生物,擁有一層細胞膜,亦可能擁有核糖體,但欠缺了細胞核或真核細胞有膜狀胞器如線粒體或葉綠體。就如所有現代細胞,亦使用DNA儲存遺傳基因,RNA作資訊傳送與蛋白質合成,並擁有酵素作加速反應的用途。部份科學家相信與其說最後普遍共同祖先是單一個體,不如說其為在基因水平轉移里的眾多交換遺傳基因資訊的族群。
太陽的能量為地球上的生命帶來了一些主要改變。最初的細胞相信全是異養生物,使用周圍的有機分子(包括由其他細胞得來的有機分子)來作為原料與能量來源。但食物供應漸漸減少,部份細胞進化出新的生存戰略。與其依靠逐漸減少的自由存在的有機分子,這些細胞選擇了太陽光作為能量來源。這個轉變的時間難以確測,與現在的光合作用相類的功能在此刻可能已發展出來了。這使得太陽的能量不只被自營生物採用,而異養生物亦能攝取太陽能量。光合作用使用含量豐富的二氧化碳與水作為原料,配以太能光的能量,產生了富能量的有機分子(碳水化合物)。此外,光合作用過程亦生成了氧氣。最初其在海洋里與石灰岩、鐵和其他礦物質結合,但當所有可利用的礦物皆已與其結合,氧氣開始冒出水面在大氣層里積聚。雖然每一個細胞只會產生少量氧氣,但積少成多,經過長時間,大量細胞的新陳代謝作用慢慢地使地球大氣層變為現在的狀態。這就是地球的第三道大氣層。部份氧氣變為臭氧,並在大氣層上方凝聚,就是現在的臭氧層。臭氧層不斷吸收大量的紫外線,這使得細胞可以殖民至海洋表面並最終殖民至地上:沒有臭氧層,紫外線會大量照射至地球表面,並使得受到照射的細胞產生不可承受的突變。而光合作用除了可以製造大量能量供細胞生存與隔開紫外線,其亦有著第三個主要的、使得世界改變的作用。氧氣是有毒的,其含量的上升可能在當時使得地球上大量的生命死亡(「氧氣災難」)。而有抵抗能力的生命則存活並繁衍,部份更發展出使用氧氣來增進其新陳代謝作用的速度,並能由相同食物里攝取更多的能量。
不同的胞內"內共生生物"出現的幾種可能的方法。現代生物分類學將生命分為三域。而這三域生物的起源時間則未被確定。細菌域可能首先由其他生命的形式分裂出來(有時稱為Neomura),但此說法極具爭議。大約二十億年前,接著Neomura分裂為古菌與真核生物。核細胞(真核生物)較大並且較原核細胞(細菌與古菌)複雜,而這複雜性的起源正在被逐步了解。在這段時期,一個與今天的立克次病原體有關係的細菌細胞進入了一個較大的原核細胞。可能該大細胞嘗試攝取較小的細胞但卻失敗了(可能因為其防止被獵食功能進化了)。可能該較小的細胞嘗試寄生於較大的細胞。在任何情況下,較小的細胞在較大的細胞里存活。其使用氧氣以引起該較大細胞所釋出的廢物的代謝作用,併產生更多能量。這種過剩的能量部份會給回主細胞。該小細胞在較大的細胞里自我複製,並很快地發展出一個穩定共生關係。久而久之,主細胞取得了部份較小的細胞遺傳資訊,而其兩者則開始互相依賴:較大的細胞不能在沒有較小的細胞製造能量的情況下生存,而較小的細胞則不能在沒有較大的細胞提供原料的情況下存活。較大的細胞與在其內大量繁衍的較小的細胞建立了共生關係,其兩者因此被當為單一有機體,較細的細胞被分類為細胞器,名為線粒體。一個相類的情況在有著光合作用的藍菌上出現並進入較大的異養生物的細胞,其後發展為葉綠體。可能是這些轉變得出的結果,真核生物里分出一條容許光合作用的系列,這大約發生在十億年前。除了已建立的關於線粒體與葉綠體的細胞起源的內共生說外,亦有說法指細胞引起了氧化小體,螺旋體引起了纖毛與鞭毛,而一個脫氧核糖核酸病毒引起了細胞核,但沒有任何一個學說被普遍接受。在這段時期,超級大陸哥倫比亞大陸在地球上形成,大約是十八億至十五億年前;其是最古老的假設超級大陸。
多細胞體古菌、細菌與真核生物持續地多樣化並變得更為複雜和更能適應其生存環境。每一個域皆重複地分裂為多個世系,不過古菌與細菌的歷史仍所知不多。大約在十一億年,超級大陸羅迪尼亞大陸正在形成。植物、動物與真菌的被分類,雖然其仍以單獨細胞形式存在。部份生活在菌叢,並開始有著分工合作;舉例來說,邊緣的細胞所負擔的工作與內部的細胞有所不同。雖然特定細胞與一個多細胞有機物的菌叢內的分工並非經過分明,大約十億年前,第一顆多細胞植物出現,可能是綠藻。大約在九億年前,真正的多細胞體在動物界里出現。最初其可能與今天的海綿動物相類,所有的細胞皆為全能細胞且是一個能重組合的破裂有機物。當所有多細胞有機物的分工合作機用更為完善時,細胞開始變得更為專門化並且更依靠其他細胞;單獨的細胞將會死亡。很多科學相信嚴苛的冰河時期在大約七億七千萬年前,地球上所有的海洋表面完全被冰封(雪球世界)。最終地二億年後,經由火山爆發釋出足夠的二氧化碳,造成了溫室效應,使得全球變暖。
古生物學家迄今發現的遠古生物歷史可追溯至6.35億年前的歐巴賓海蠍,這些地球最早期生物的生活方式非常像現今的海綿,根部扎在海底,過濾水中的食物顆粒。化石記載地球上最早在大約35億年前出現生命。有專家提出,但是地球上的生命是如何出現的仍是科學界未解決的謎題之一。
根據1871年查爾斯·達爾文的推測,早期生命可能開始於一個溫暖的小池塘中,但是另外一些科學家則認為早期生命可能存在於礦產資源較為豐富的水域環境中,比如溫度較高的熱液噴涌,但是最近一組科學家提出另一種理論,認為生命可能起源於非常寒冷的地方,一些偶發事件促進了無機環境中形成有機物質。有專家提出,隨著地球逐漸冷卻,簡單的有機化合物(單分子物)漸漸形成,混合後形成較為複雜的混合物(聚合物)。後來,洋流把這些大個的微粒匯聚到海岸和深海溫泉等「熱點地區」,它們可能最終形成了首批原始細胞。也有證據證明,首批細胞複製使用的是核糖核酸(RNA),而不是脫氧核糖核酸(DNA),而DNA複製是在經歷了非常漫長的進化後才出現的。也有理論認為生物出現在外星球。
在地球歷史上大部份時間裡,陸地上並沒有多細胞有機物。正如上述所言,地球大氣層里氧氣的積聚令臭氧層形成,其吸收了大部份太陽照射至地球的紫外線。其使得單細胞的有機物在著陸後的死亡機會大降,而原核生物則能更佳地在沒有水份的環境里複製與存活。原核生物大約在二十六億年前殖民陸地,這比真核生物起源的時間更早。在一段很長的時間裡,陸地上只有極少量的多細胞有機會。超級大陸潘諾西亞大陸在大約六億年前至五千萬年後分裂。而最早的脊椎動物魚類則在大約五億三千萬年前出現在海洋上。一個主要的滅絕事件在寒武紀末期發生而這滅絕事件在大約四億八千八百萬年前停止。
寒武紀
1909年,美國古生物學家、史密森學會秘書查爾斯-沃爾科特在加拿大不列顛哥倫比亞省的伯吉斯山口發現了伯吉斯頁岩石,岩石塊中含有化學記錄歷史上許多重要動物群中已知最古老的例證。沃爾科特的研究發現為所謂的寒武紀生命大爆發提供了進一步的證據。寒武紀生命大爆發被稱為古生物學和地質學上的一大懸案,在寒武紀(距今約5.42億年前至4.9億年前)的化石記錄中,地球上突然湧現出各種各樣的結構複雜的動物。雖然伯吉斯頁岩中以前從未記錄過如此規模的複雜動物,但古生物學家對三葉蟲和寒武紀其他動物的存在並不陌生,這讓查爾斯-達爾文困惑不已。寒武紀生命大爆發對科學家提出的挑戰是,在達爾文所處的年代及其以後多年,在寒武紀岩層以下年代更久遠的岩層中,並沒有發現動物化石。對於達爾文的進化論來說,這是一個極為的不安事實,因為在化石記錄中,結構簡單的動物形式應該在結構複雜的動物形式之前出現。在《物種起源》中,達爾文提出了這樣的主張:「在這些跨度如此之大但卻鮮為人知的時期,地球上遍布著活的生物。」但他坦言,「對於我們為什麼沒有發現這些原始時期的化石記錄的問題,我不能給出一個令人滿意的答案。」無脊椎生物主導時期(5.1-4.38億年前)
奧陶紀
奧陶紀開始於距今5億年前。藻類變化不大,三葉蟲數量仍居首位。此時其它無脊椎動物數量和種類都超過了寒武紀。最常見的有珊瑚、腕足類、腹足類、海百合和鸚鵡螺等。奧陶紀時期的地球陸地變化不大,由於水生植物不斷的光合作用。空氣中氧氣含量進一步增加。大致比珠峰頂部的氧氣還少一點,廣闊的海域,繁育著大量的各門類無脊椎動物,除寒武紀業已產生的外,某些類群還得到進一步的發展,如筆石、珊瑚、腕足、海百合、苔蘚蟲和軟體動物等。
數億年前,植物(可能是藻類)與真菌開始在水與陸地的邊緣,並於其後離開水域而生存。經測定最古老的陸地真菌與植物的化石後,得知其該在大約在四億八千萬年至四億六千萬年前生存,雖然分子的證據顯示真菌可能早於十億年前已殖民陸地;而植物早於七億年前已殖民陸地。剛開始時仍是在水域邊緣存活,但是在此新環境里的持續殖民使得突變與變化開始出現。而首隻離開海洋的動物的時間則並不准備地得知,所知的最明確、最古老的證據指出節肢動物大約在四億五千萬年前在陸地出現,其能在陸地繁盛與更佳地的適應的原因可能是陸地上的植物提供了大量的食物來源。而亦有一些不能確定的證據指節肢動物可能早於五億三千萬年前已在陸地上出現在奧陶紀末前,即四億四千萬年前,另一次滅絕事件發生,可能是與其同時的冰河時期所造成的結果。大約在三億八千萬年至三億七千五百萬前,首個四足動物由魚類進化而成。人們估計因為魚翅進化為四肢使得首個四足動物可以使其頭部離開水域並呼吸空氣。這使其可以在缺氧的水域里生存或在淺水區追捕獵物。其可能在其後的一段歲月里在陸地進行冒險。其最後有部份可能變得十分適應陸地生活並在成年時在陸地上生活,雖然其在水裡孵化並在水裡生蛋。這是兩棲類動物的起源。在大約三億六千五萬年前,另一個滅絕事件出現發生,這可能是因為全球冷化的結果。植物開始包含種子,使其在陸地上繁衍的速度大增,大約在三億六千萬年前。
志留紀和泥盆紀(4.39-3.63億年前)
在經歷了漫長的演化之後,地球終於進入到由脊椎動物佔主導地位的時期。魚類成為當時的霸主。3.67 億年前,巨大的流星劃破夜空墜人大海,天空中電光閃閃。這時全球氣候變干,溫度下降。洋流以新的形式渦動,使海洋進一步降溫,表層水的鹽度更高,海洋中的含氧量下降到很低的水平。隕石的撞擊可能還引起更多的氣候變化。這一時期可能至少有3個或多至6個來自太空的巨大天體撞人海洋中,結果導致包括造礁動物、多種魚類和腕足類等許多海洋生物絕滅。泥盆紀晚期,由於地球氣候變得惡劣起來,湖沼乾涸,盾皮魚類絕種,許多種魚也同樣面臨著威脅。在這漫長的年代中,總鰭魚中的某些支很好地適應了環境,它們依靠偶鰭、內鼻孔和鰾爬上陸地尋找水源和食物,久而久之,其中的一部分逐步演化為原始兩棲類動物。由於大氣圈中氧氣增多,在平流層形成能夠吸收大部分紫外線的臭氧層,使地球表面除海水對生物起到庇護作用以外,又增加了一層保護層,從而為古生代植物的登陸創造了條件。最早的昆蟲已經絕滅了,但昆蟲是迄今居住在地球上的最成功的動物。它們是最早的陸生動物。熱帶雨林是生物最繁盛的地方,昆蟲構成了其中動物和植物總重量的三分之一。堅固的外骨骼保護了小動物使其免受傷害,在乾旱少雨的時候也能避免被乾死。昆蟲一次能產幾百隻,有時甚至幾千隻卵。即使在最危險或最惡劣的環境里卵也能夠孵化長大,產生更多的昆蟲。在植物和昆蟲為兩棲類創造好條件的4000萬以後,兩棲類才從水中爬上岸邊,這裡的植物和植食性動物提供了充足的食物。因為沒有更大的動物與之競爭,兩棲類迅速擴散開來。在距今3.5億年前的泥盆紀晚期,總鰭魚的一支已進化成原始兩棲類。其中主幹為迷齒類,其次為殼椎類和滑體類。石炭紀和兩疊紀(約3.63-2.51億年前)
石炭紀、二疊紀
石炭紀時期,氣候潮濕,因而出現了新的奇特的森林,這是陸地上最早的森林。這些森林不像今天的沼澤森林那樣茂密、黑暗,它們由木賊、厚層的蕨類植物和又高又細的樹木組成。新的奇怪的動物在這奇特的景觀中定居下來。各種形狀和大小的兩棲類動物在濕潤的環境中繁盛起來,體形巨大的昆蟲也是如此。昆蟲是最先掌握飛行技術的動物。爬行類、鳥類、哺乳類甚至魚類都是在它們之後飛上天空的。飛行大大有利於躲避捕食者、征服新的領地和尋找新的食物來源。起初,昆蟲可能跑、跳或從樹上滑行下來,體型更有利於運動的昆蟲常常存活下來,終於它們發育出翅膀。4爬行動物時代編輯主詞條:中生代、三疊紀、侏羅紀、白堊紀
到距今二億五千萬年至六千五百萬年前,生物史稱為中生代,包括了地質史的三疊紀,侏羅紀和白堊紀。中生代生物界最大的特點是繼續向適應陸生生活演化,裸子植物進化出花粉管,能進行體內受精,完全擺脫對水的依賴,更能適應陸生生活,形成茂密的森林。動物界中爬行動物也迅速發展,演化出種類繁多的恐龍,成為動物界霸主,佔據了海、陸、空三大生態領域。
爬行類的進化時期(約2.5-2.05億年前)。爬行動物包括大型肉食性動物,輕巧的捕獵動物,身披鱗甲、嘴巴像豬一樣的植食性動物和像鱷魚一樣的食魚動物,它們與最早的恐龍生活在一起。許多爬行動物比最早的恐龍大而且更常見,但這些爬行動物與恐龍都比最早的哺乳動物大得多;這一時期出現的哺乳動物長得都不比老鼠大。從脊椎動物的方面來說,三疊紀雖部份繼承了古生代的生物成分,但更重要的新的生物類型的出現。在脊椎動物中,除新出現龜鱉類外,更為重要的是槽齒類爬行動物的出現,並從它進化出鱷類、恐龍,以及後來的翼龍、鳥類等,為地球開創一個嶄新的生物局面。武氏鱷、吐魯番鱷均為早期槽齒類代表。不過,三疊紀最具進化意義的事件要算哺乳動物的出現,它是從一支基底爬行動物進化來的。當時它雖還弱小,但進步的構造特徵預示它日後統治世界的強大的生命力。肯氏獸類是爬行動物向哺乳動物進行過程中的一旁枝。三疊紀早、中期植物的面貌,多為一些耐旱的類型。晚三疊世生長在沼澤中的木賊類、羊齒類相當繁茂,低丘緩坡則布有和現代相似的常綠樹,如松、柏、蘇鐵等。盛產於古生代的主要植物群,幾乎全部減絕,種子蕨大部消失,柯達樹類趨於衰減。從大約3億年前直到7000多萬年以後的三疊紀時期恐龍剛剛興起之前不久,異齒龍這樣的動物是陸地上的統治者。海中的爬行類怪物:2.35 億年前,爬行動物於三疊紀中期進入水中。它們的身體長到像鯨魚那樣巨大,並在隨後的1.7億年里統治海洋直至恐龍時代結束。最早的大型海洋爬行動物是幻龍類。它們的牙齒長而尖,適於捕捉魚類,腳趾具蹼有助於划水。盾齒龍類生活於同一時期。這些海生爬行動物體長 1.8米,體側具甲。盾齒龍用大而平的牙齒壓碎並攝食海底貝類。它的牙齒長在頜骨邊緣和口腔頂部。到了2億年前,蛇頸龍類出現了。這些海生爬行動物尾巴短,前肢呈寬闊的槳狀,大多數脖子很長。短頸的上龍類是所有蛇頸龍中最大的,體長12米,超過大型運貨車。魚龍也在這一時期出現,它長得更大,體長 15米。它們在9000萬年前謎一樣地消失了。同樣大小的滄龍是兇猛的海生爬行動物,以魚為食,它們則存活到 6500萬年前恐龍時代結束。恐龍的鼎盛(約2.08-1.46億年前)
侏羅紀
侏羅紀是恐龍的鼎盛時期。當時除陸上的恐龍,水中的魚龍外,翼龍和島類也相繼出現了。這樣,脊椎動物便首次佔據了陸、海、空三大生態領域。侏羅紀的龜類已至繁盛,中國龜、天府龜是其當時代表。恐龍主宰大地。在超過5500萬年的時間內,它們發展成為植食性和肉食性恐龍,小的像雞那麼大,大的像座高樓。同時,地球上單一的大陸分解為兩個大陸,植物和氣候變得更加多樣。但地球上仍然很溫暖,而且沒有草或開花植物。恐龍時代的鳥類化石稀少,但始祖鳥顯示出許多肉食性恐龍的特徵,因而大多數科學家認為它是由恐龍進化而來的。恐龍最後的繁盛(約1.46-6500萬年前)
裸子植物(尤其是針葉樹, 蘇鐵 和 鐵樹目裸子植物) 和常見的蕨類植物。有許多種恐龍,像蜥腳類, 食肉龍,和劍龍。哺乳動物常見但體積很小。原始的鳥類和蜥蜴。多種多樣的魚龍和蛇頸龍。雙殼類, 菊石和 箭石生長繁盛。海膽非常普遍,與海百合,海星,海綿,和穿孔貝型和rhynchonellid 腕足類共生。泛大陸解體成為岡瓦納古大陸和勞亞古大陸。北美洲內華達造山運動。蘭吉他塔和基梅里造山運動 逐步停止。大氣中CO2濃度是現在的4–5 倍。
白堊紀
白堊紀是中生代最後一個時期,恐龍仍繁盛,並進化出恐龍的最後一支―角龍。但到白堊紀末期,由於環境的突變,所有恐龍,以及魚龍和翼龍,統統都絕減了。稱雄一時的爬行動物至此一蹶不振,退出歷史舞台,闖過此關而且殘留至今的只鱷類、龜鱉類、蛇和晰蜴等少數幾類。鳥類是脊椎動物向空中發展取得最大成功的一支。鳥類起源於爬行動物的槽齒類。不少人已更進一步認為鳥類是恐龍的後裔。世界是最早的島類是發現於德國的始祖鳥。迄今為止只發現七件骨骼標本。這一鳥類除身披羽毛外,其餘特微和一些小型恐龍十分相似。因此,這一距今一億四千萬年(晚侏羅世紀的鳥類也是最原始的鳥類。早白堊世(距今一億三千萬年左右)是鳥類首次蓬勃發展的時期。中國遼寧發現的鳥類化石是這一時期世界是最為豐富、保存最完整、種類最多的鳥類。這一時期,鳥類個頭較小,飛行能力及樹棲能力皆始祖鳥大大提高。白堊紀是恐龍生活的最後一個紀,也是地球景觀發生巨大變化的時期。在海面達到創紀錄的高度後,各個大陸的形狀與今天的非常相似。開花植物出現,許多昆蟲——從蜜蜂到螞蟻——也出現了。巨型蜥蜴與巨大的海龜一起在海洋里游泳。在空中,翼龍展開雙翼達12米。陸地上,恐龍占統治地位,其大小和形狀超出了以前的所有類型。植食性恐龍長到100噸重,肉食性恐龍的體長達到12米以上。哺乳動物在恐龍時代自始至終都存在。數百萬年中,它們都是原始而渺小的。其中一些可能產蛋。白堊紀時哺乳動物開始發生變化。將近7000 萬年前,哺乳動物分化成兩個主要類群。一類是有胎盤類哺乳動物,它們的初生幼崽發育完好。另一個哺乳動物類群是有袋類,它們生出很小的幼崽,幼崽爬進母親的育兒袋中吃奶。這兩個類群今天仍然存在,但它們的早期種類很久以前就絕滅了。恐龍時代晚期的有胎盤類哺乳動物中包括了最早的靈長類。猴子、類人猿和人是今天的靈長類。但最早的靈長類是老鼠一樣大小的動物,如珀加圖裡猴。科學家可以根據臼齒分辨出靈長類,這些牙齒看起來很像現代靈長類後部的牙齒。珀加圖裡猴是最早的靈長類之一。長約10厘米,可能以昆蟲為食。
開花植物數量激增,與此同時許多新種類的昆蟲出現。更多的現代真骨附類魚類開始出現。菊石目、箭石目、後凹椎雙殼綱、 海膽綱、多孔動物門常見。許多新種類恐龍(例如:暴龍科、泰坦巨龍類、鴨嘴龍科、角龍科等)在陸地上發展出現,真鱷亞目(現代鱷魚)亦出現;滄龍科與現代鯊魚在海洋中出現。原始鳥類逐漸取代翼龍目。單孔目、有袋類、真獸下綱哺乳動物出現。岡瓦那大陸分裂。落基山脈的拉臘米造山運動和塞維爾造山運動開始。大氣中的二氧化碳含量接近現代水平。
白堊紀第五次生物大滅絕
6500萬年前,恐龍從陸地上消失了,海洋和空中的許多其他類型的動物也消失了,包括巨型海生爬行動物和會飛的爬行動物。科學家提出許多種理論來解釋恐龍的滅絕。較為流行的結論是:一顆巨大的小行星撞擊了墨西哥灣。這次撞擊產生的巨大海嘯橫掃地球,並引發多處大火。煙塵遮天蔽日,使天空變暗,並阻擋陽光,使地球變冷。火山爆發也可能產生同樣的結果。許多動物無法適應天氣變化。但是,鳥類、哺乳動物、鱷魚以及許多其他動物倖存下來。這一假說的證據還來自於在世界各地發現的6500萬年前的沉積物中存在的一種氨基酸。這種氨基酸含有大量的銥元素,大量地存在於某些天體里,在地球上卻根本不應該存在。這層富含銥元素的地層在北美洲、歐洲和澳大利亞的許多地區都被先後發現,在我國西藏的岡巴地區幾年前也發現了這層含銥層。有的科學家認為,這次爆炸使所有恐龍都滅絕了。但是也有一些科學家認為,只有 70%的恐龍在當時滅絕,其它的一些恐龍種類則勉強地躲過了劫難,可是在隨後的幾百萬年里又逐漸絕滅了。這後一種說法並不是沒有道理,因為在6500萬年前的這次事件以後形成的地層里,仍有一些恐龍骨骼被發現。例如,美國新墨西哥洲6000萬年前上下的地層中就曾經發現了恐龍的殘骸。在阿拉斯加新生代的凍土帶里,也發現過三角龍的化石。這些現象似乎說明,在這次小行星撞擊地球引起的大爆炸以後,仍然有一些恐龍掙扎著生活了幾百萬年的時間,最後才因為不適應新的氣候和新的環境而最終相繼滅絕。哺乳動物時代第三紀始於距今 6500 萬年,延至距今約 180 萬年。第三紀的重要生物類別是被子植物、哺乳動物、鳥類、真骨魚類、雙殼類、腹足類、有孔蟲等,這與中生代的生物界面貌迥異,標誌著「現代生物時代」的來臨。第三紀時被子植物極度繁盛。除松柏類尚占重要地位外其餘的裸子植物均趨衰退。蕨類植物也大大減少且分布多限於溫暖地區。第三紀的植物有明顯的分區現象,地層中還有許多微體水生藻類化石。脊椎動物的變化主要表現在爬行動物的衰亡,哺乳類、鳥類和真骨魚類取而代之,興起且高度繁盛。第三紀的早期,仍生活著古老、原始的哺乳動物;到了中期,現代哺乳動物的祖先先後出現,逐漸代替了古老、原始的哺乳動物;第三紀晚期,現代哺乳動物群逐漸形成,更是偶蹄類和長鼻類繁盛的時期。尤其馬的進化很快。中生代末,海生無脊椎動物有明顯的興衰現象。盛極一時的菊石類完全絕滅,箭石類極度衰退,而雙殼類、腹足類、有孔蟲、六射珊瑚、海膽、苔蘚蟲等則進一步繁盛。第三紀出現的有孔蟲分布廣泛、進化迅速,對於海相第三系的劃分與對比很有意義。此外,它們的生態分帶已應用於確定沉積盆地水深的變化。原生動物中的放射蟲在第三紀也十分繁盛,在深海研究中佔有突出地位。雙殼類在第三紀有很大發展,腹足類在第三紀進入極盛期。陸生的無脊椎動物以雙殼類、腹足類、介形類為主,可以根據它們不同時期組合面貌的變化,進行陸相第三系的劃分。
7、人類時代
古新世
熱帶氣候。現代植物出現;接著恐龍的滅絕一些原始血統的哺乳動物逐步多樣化。 大型哺乳動物首次出現(相當於熊或小型河馬尺寸)。在歐洲和亞洲的阿爾卑斯造山運動開始。5500萬年前印度次大陸與亞洲擠壓,在5200-4800萬年之間喜馬拉雅運動開始。
約5000多萬年前,靈長類動物呈輻射狀演化,從低等靈長類動物原猴類中又分化出高等靈長類動物。3300萬-2400萬年前,產生了猿。埃及發現的最早的古猿原上猿和埃及猿已經具有類人猿的一些性狀;稍晚後的古猿化石還有森林古猿分布範圍較廣,在亞洲、歐洲、非洲均有所發現。東非的原康修爾猿已經是一種猿,是人類和非洲猿的祖先。 以上古猿均為林棲動物,四肢行走,屬於攀樹的猿群。現存的猿中包括兩個類群,非洲猿(大猩猩、黑猩猩和人類)和亞洲猿(長臂猿和猩猩),這兩個類群之間存在著明顯的界限,顯然,二者的分化發生在1200萬年-1500萬年前。
始新世
適中,氣候變冷。史前哺乳動物(例如:肉齒目,踝節目,猶因他獸科等)蓬勃發展,並繼續在始新世發展。「現代」哺乳科類物種出現。原始鯨多樣化。禾草首次出現。再次的冰川作用行成了南極洲冰帽;滿江紅事件觸發冰河時代,而冰室地球氣候跟隨到這一天發生,從沉降和衰變的海床海藻沉澱大量大氣中的二氧化碳,濃度從3800ppmv降低到650ppmv。在北美落基山脈的拉臘米和塞維爾造山作用結束。歐洲的阿爾卑斯山造山運動開始。在希臘和愛琴海希臘造山運動開始。
在約1000萬年前至約380或200多萬年前,有兩種過渡時期的化石代表。一種是臘瑪古猿,一種是南方古猿。最初的人類在人類學中被稱為「完全形成的人」。我國古人類學者把這一進程分作猿人和智人兩大階段,每段再分為早晚兩個時期。250萬年前,熱帶非洲的氣候開始惡化,冰期從北半球襲來。隨著氣候越來越乾旱,稀樹大草原開始逐漸變為灌木大草原,大多數南方古猿消失。有兩個例外,一種情況是,某些地區稀樹大草原保留下來,那裡的南方古猿得以生存下去,比如南方古猿能人種和兩種粗壯種。更重要的一種情況是某些南方古猿群體利用自己的聰明才智發明了一些成功的防衛機制而生存下來,對於這些防衛機制人們只能去猜測,可能會扔石頭,或者使用有木頭和其他植物材料製成的原始武器,有可能露宿野外篝火旁。事實上正是這些南方古猿的後裔生存下來並繁榮起來,最終進化成人屬,從樹上棲息雙足行走轉變為陸地生活並雙足行走。
漸新世
溫暖但氣候變冷,接近冰室氣候。動植物特別是哺乳動物快速進化和多樣化。這個時期主要發生了現代類型的開花植物進化和傳播。
中新世
適度的冰室氣候,不時中斷冰河時期;北半球開始造山運動。現代哺乳動物和鳥類家庭能被分辨出來。馬科動物和乳齒象多種多樣。禾本科植物變得無處不在。第一種類人猿出現。凱庫拉造山運動形成了紐西蘭的南阿爾卑斯山脈,一直延續到今天。歐洲的阿爾卑斯山造山運動放緩,但也延續至今。在中歐和東歐喀爾巴阡造山運動形成喀爾巴阡山脈。在希臘和愛琴海的希臘造山運動放緩,但一直持續到今天。中新世中期發生生物集群滅絕。廣袤的森林慢慢地通過光合作用吸收了大量的二氧化碳,逐漸降低大氣中的二氧化碳水平從650ppmv到大約100ppmv。
上新世
252萬年前第四紀冰河時期開始,寒冷乾燥的氣候強化了目前的冰室條件。南猿、許多現有哺乳動物屬,和全新世軟體動物出現。能人出現。
在六百萬年前,少量生存在非洲的類人猿為現代人類與其親戚黑猩猩的最後共同祖先。其家族只有兩個分支仍然存活。在其家族分離後不久,因為某些仍在爭論的原因,類人猿的一支發展出了站立步行的能力。其腦部迅速地變大,而在大約二百萬年前,人屬里的首個動物出現。每一代有機生物的種類,甚至是屬皆可能有所不同。在大約相同時間,另一支分支則分裂為普通黑猩猩的祖先與倭黑猩猩的祖先,這種進化仍不斷在所有生命里進行。直立人最晚在七十九萬年前掌握了控制火的能力,但可能早於一百五十萬年前已經掌握了。對於語言起源的考究更為困難;因為難以得知直立人是否已能說話,還是直至智人時才被有說話的能力。隨著腦的體積增大,嬰兒生產的速度增快,在其頭部成長得大於骨盆前便要出生。因此其適應力較高,並擁有更高的學習容量,但依賴他人的時間也為之加長。社交技巧變得更為複雜,語言變得更為先進,而工具變得更為精細。這為長遠的合作與腦部發展作出了貢獻。解剖學上的現代人類-「智人」相信是在二十萬年前或更早時期於非洲某處誕生;最古老的智人化石可追朔至十六萬年前。首個有證據顯示擁有精神活動的人類為尼安德塔人,通常被歸類為沒有後代的獨立分類);其會在別人死後埋葬其屍身,通常亦會以食物或工具作陪葬物。然而,擁有更複雜的信念的人類的證據,如早期克羅馬儂人的洞穴壁畫(可能有著魔幻或信仰的重要性)直至三萬二千年前才出現。克羅馬農人亦有著石制小雕像如維倫多夫維納斯,可能亦有著信仰的含義。在一萬一千年前,部份「智人」抵達了南美洲的南端,最晚有人居住的大陸。這時人類使用的工具與語言繼續在改進;而人際關係亦變得更為複雜。
石器時代大約始於距今二三百萬年、止於距今6000至4000年左右。這一時代是人類從猿人經過漫長的歷史、逐步進化為現代人的時期。石器時代指人們以石頭作為工具使用的時代、這時因為科技不發達、人們只可以石頭製造簡單的工具。 而隨著時代的推進,人們對石器的研製也在不斷改進。而在時代劃分上,石器時代大致可分為三個時代:舊石器時代、中石器時代、新石器時代。
更新世
許多大型哺乳動物(更新世巨型動物)蓬勃發展然後滅絕。晚期智人逐步進化。第四紀冰河時期繼續的冰川作用和間冰階(伴隨著地球大氣層中二氧化碳水平從百萬分之100到300的波動),這種情況進一步強化冰室地球,大約持續了160萬年。末次冰盛期(距今3萬年),末次冰期(距今1萬9千至1萬5千年)。石器時代人類出現文明曙光,相對於以前的冰河時代的文化技術水平複雜度與日益增加,如雕刻和黏土雕像(例如萊斯皮格維納斯),特別是在地中海和歐洲地區。在7萬5千年前多巴湖超級火山爆發,導致火山冬天把人類推向滅絕的邊緣。更新世以老仙女木期結束,老仙女木期和新仙女木期氣候事件與新仙女木期形成與全新世的邊界。
全新世:
末次冰期結束,人類文明興起。第四紀冰河時期退去,目前的間冰期開始。新仙女木期發生寒流,大草原構成了撒哈拉,人類開始農業活動進而建立城市。舊石器時代/新石器時代文化(石器時代)開始公元前1萬年,讓位給紅銅時代(公元前3500年)和青銅時代(公元前2500年)。經歷鐵器時代(公元前1200年)文化持續在複雜性和技術方面成長進步,引起世界各地許多史前文化,最終通向古典時代,如羅馬帝國,文化發展甚至到了中世紀至今。
在智人的歷史裡,九成以上時間皆是在過著游牧的獵人與採集者的生活。以隨著語言變得更為複雜,用來記憶和傳送資訊的功能以一個新的複製子取代:彌(meme)。其想法可以迅速地與下一代交換或單向傳送至下一代。文化演進很快便在速度上超過了生物演化,而人類的歷史在此時開始。大約在公元前八千五百年至七千年,在美索不達米亞的肥沃月彎的人類開始了系統化的農業與畜牧業,其向四周的區域散播,並在別處獨立發展。人類不再過著游牧生活,而開始永久定居下來。農牧的相對安全與高生產率使得人口開始膨脹。農牧業有一個主要影響;人類開始前所未有地影響四周的環境。過多的食物容許祭司與統治階級的出現,這是分工合作的結果。這使得人類歷史上首個文明於公元前四千年至三千年,在中東的蘇美出現。古埃及與古印度河谷文明亦迅速地冒起。
人類早期的歷史由於科技的不發達,各地的文明實際上處於「分割」時代。
公元前3100年左右,埃及形成統一的奴隸制國家。古埃及統一之後,共經歷了六個王朝(前3100年到前2270年)。這段時期是古埃及史上國力全面發展的第一個偉大時代。金字塔就是從這個時期開始出現的。第六王朝以後,王權日益衰落,國家各地區基本已不受法老統治,國家開始分裂,史稱「第一中間時期」。直至十一王朝才重新統一。公元前2006年,阿摩利人入侵兩河流域,摧毀了阿卡德人和蘇美爾人建立的烏爾第三王朝。公元前1894年左右,阿摩利人建立起一個以幼發拉底河河畔的巴比倫城為首都的王朝。從那時起,美索不達米亞就被稱為「巴比倫尼亞」,那裡所有居民都被稱為巴比倫人。
公元前二十一世紀至公元前十六世紀,是中國第一個王朝——夏王朝時期。公元前509年,羅馬成立貴族專政的奴隸制共和國 。羅馬帝國由公元二世紀末開始逐漸崩潰,這大約與基督教由中東散播至歐洲同時期。羅馬帝國的西半部在公元五世紀被來自德意志地區的日耳曼人所佔領,並且分裂為很多國家,而羅馬城則成為教皇國的領土;而帝國的東半部則演變為希臘化的拜占庭帝國。在數個世紀以後,查理曼大帝國結束,由鄂圖一世繼位,分裂成三個,東、中、西法蘭克,其中,東法蘭克的國王鄂圖一世逼迫教皇加冕為帝,後自稱神聖羅馬帝國,其主要控制了現今的德國與義大利大部份地區。
在中國,皇朝不斷更替,原居於北方的游牧民族於公元四世紀初開始入侵,史稱五胡亂華,並使中國北方陷入長年的混戰里。直至公元589年,隋朝統一中國,結束了魏晉南北朝數百年的戰亂。而其後的唐朝(公元618年至公元907年)更使中國踏入黃金時代。然而唐朝在安史之亂後開始分崩離析,中國重新陷入混戰,直至公元979年,北宋重新統一中國為止。然而來自北方游牧民族的壓力不斷增加,整個中國北方於公元1141年陷入女真族所建立的金朝之手,其後全中國更於公元1279年被蒙古人所建立的元朝統治。十三世紀的蒙古帝國控制了大部分歐亞地區,成為史上以連續陸地領土計國土面積最大的國家。
在1400至1850年小冰期(冰階)導致北半球短暫的冷卻。1815年坦博拉火山爆發,造成歐洲和北美天氣異常形成火山冬天導致無夏之年(1816年)。繼工業革命以來,地球大氣層中的二氧化碳含量從280ppmv(體積的百萬分之一)上升到目前的390ppmv。
在公元十三世紀時,義大利出現了涉及宗教、藝術與科學各領域的文藝復興。引發了研究學問的精神,並導致了人文主義、科學革命,並最終致使工業革命出現。由公元1500年開始,歐洲大陸上的國家開始在政治上與文化上影響世界上其他各洲的國家。哥倫佈於1492年橫跨大西洋,使歐亞非大陸與美洲的信息與物產聯繫到一起。然而,在公元十七世紀所出現的科學革命並沒有立即對技術革新起到作用,直至公元十九世紀後半,科學理論上的改進才實際應用至發明創作里。
對於其他地域的人,歐洲人在槍炮製造等軍事技術上處於優勢。就在入侵美洲後不久,歐洲人又開始入侵亞洲。十九世紀初,不列顛已經控制了南亞次大陸,埃及和馬來半島;法國控制著印度支那;荷蘭則佔據了荷屬東印度群島。英國同時還控制著一些仍屬於新石器時代人類的地區,諸如澳大利亞、紐西蘭以及南非,並且英國在美洲殖民地的居民大量湧入這些地區。到十九世紀末期,連非洲最後一塊無主土地也被歐洲列強瓜分了。
歐洲的理性時期直接引發了科學革命,這場革命改變了人們對世界的認識,並為工業革命打下基礎。工業革命發源於英國,在這一過程中產生了新式生產組織及模式如工廠、大規模生產、機械化等。新的生產模式使歐洲能以更快的速度,更少的勞動力生產更多的產品。理性時期的學術思潮引發了十八世紀晚期的美國和法國革命,催生了今天所知的民主。民主的發展對世事和生活質量產生了深遠的影響。工業革命時期,世界經濟建立在以煤為能源的基礎上,與之相應的是新的運輸方式如鐵路及蒸汽船的出現,這使世界變得更小了。與此同時,工業污染對自然環境所造成的破壞,以數十倍於原始社會的速度增長。
整個二十世紀見證了歐洲影響力的衰弱,這部分是由於第一次世界大戰和第二次世界大戰所帶來的歐洲內部的破壞,同時也由於美國和蘇聯兩個超級大國的崛起。二戰後,世界各國為了消除國家間的衝突和阻止未來再現戰爭,而建立了聯合國,但這目的並沒有完全實現。
經過四十五億年,地球上的其中一種生命——人類打破了生物圈的自由。地球上的轉變得十分快速,由公元1950年代中期至今天。人類對環境的影響受到的關注日益增多,人類亦開始採取必要的措施來限制或還原這些損害;而人類亦開始關注將會降臨的全新世滅絕事件與全球暖化。悲觀者認為現時對於生態大災難的防避為時已晚;而樂觀者則認為不斷革新的科學與技術會提供解決方法。
所有近期的科學發現皆認為遺傳工程可能最為重要。人類現在可以直接修改其他生物的遺傳物質,這是完全擺脫自然控制的程序。除此以外:科學已解開了智人本身的遺傳密碼。
人類亦開始嘗試離開地球。1957年,蘇聯發射了首顆人造衛星至地球軌道,不久後,加加林成為首位太空人。五個太空代理,代表著超過十五個國家,聯合建設國際太空站。此外,自2000年後,一直有人類在太空上存在。未來的發展在今天只能簡略預估,但數學、物理、化學、生物、電子與其他各科的發展可能使得有一日生物可以永久殖民太空或其他世界。
二十世紀下半葉,信息時代和全球化極大地促進了貿易和文化交流。太空探測已經超出了太陽系。攜帶生命密碼的脫氧核糖核酸被發現了,人類基因組也正在排序中,這有望最終改變人類對於疾病的認識。
然而,這個時代還面臨著許多可以使人類文明毀於一旦的風險,這些風險可能來源於一些無法控制的全球危機,諸如核擴散、溫室效應、其他由於化石燃料所引起的環境退化、因爭奪資源而導致的國際衝突、快速傳播的像愛滋病之類的傳染病及近地小行星和彗星的撞擊等。
2014.3.23
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