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土

我們的調查始于晴朗條件下對地球進行的觀測，這一過程持續了四個月的時間。這些照片是由NASA的中分辨率成像光譜儀(MODIS)所拍攝的。這個地球看起來如此眼熟，人類幾千年的歷史舞臺就是在這些大陸與海洋上展開的——而如今的陸地與海洋的形態只不過是漫長地質演化過程中的一瞬。它們只存在了不超過400萬年的時間，還不足地球壽命的0.01%。

讓我們把視角拉近一些，更多的往事會由此浮現。地球45.7億年的漫長歷史可以經由散布在地殼上的多種巖石紋理進行重構——在那些地方，層層疊疊的沉積層用自己的方式書寫著地球的編年史。

地質學家試圖通過分析巖石來破解地球歷史的密碼。然而幾個世紀以來，他們的收獲卻寥寥無幾。伴隨著地質錘的叮當敲擊，硬砂巖、輝長巖和片麻巖等巖石被成功地描述、分類，但是地質學卻無法洞悉更多的奧秘：我們可以讀到這部地球史

的全部內容，但卻無法明白其中每個字的含義。

直到最近的40年，我們才對這些扭曲的巖石有了更加深刻的認識。解讀這部地球史的關鍵，正是被譽為地質界統一理論的板塊構造學說。正如所有的理論那樣，板塊構造學說可以且精妙地解讀所有地質學現象的起源和信息——從高山的升起到深海的形成。這一理論的形成對于科學的革命性影響，不亞于哥白尼在那個年代提出日心說而對天文學造成的沖擊。實際上，板塊構造學說與日心說恰恰是我們從兩個方面來認識地球演化的重要突破。

概括地說，板塊構造學說提出：薄薄的地殼(或巖石圈)是漂浮在地幔上的，并且分裂為了15塊碎片(即板塊)，每個板塊都可以自由活動，并且有三種與相鄰板塊互動的模式：匯聚(兩個板塊共同擠壓另一個板塊)、背離(兩個板塊互相遠離彼此)、轉換(兩個板塊互相滑過)。這幾種簡單的模式引出了幾乎所有的地質學關系：匯聚型板塊堆起高山，引爆火山，并挖出深深的海溝；背離型板塊創造大洋中脊，最終，新的大洋得以形成；轉換型板塊則制造地震。學界認為，所有這些活動的能量來源都來自地核——一個居于地球核心位置、直徑約為8km的鈾質金屬球。一連串核裂變反應噴發出的熱量驅動著眾多的地幔對流圈，它們舔舐著脆弱的巖石圈，并為板塊移動提供動力。

一輪又一輪的構造為巖石圈帶來了生氣——所謂的巖石也不是一成不變的。在空間軌道上，我們擁有最的欣賞視角：在硝煙彌漫的板塊構造之戰中，茫茫群山位于戰斗的及時線；在反方向的海岸附近則矗立著大量走失已久的山丘，訴說著它們曾經作為盤古大陸或古岡瓦納大陸的光榮歷史。

作為歷經10億年的構造與侵蝕之戰的老兵，前寒武紀花崗巖在大陸中間簇成一團；在戰爭中陣亡的火山火成巖化石覆蓋在荒漠之上。這幅生機勃勃的地質畫卷是地球上獨有的風景，太陽系其他成員的構造系統早已停滯。

在利用板塊構造獲知行星過去的同時，我們還可以推斷行星的未來：非洲將進一步逼近地中海，并將從加迪斯到卡拉奇一帶的沉積巖中構造出一連串山峰；當南極洲一寸一寸地努力想要與澳洲復合的時候，澳洲大陸卻即將投入東南亞的懷抱；在海床的誕生改變海洋之后，以及在它自己開始閉攏之前，為大西洋的繼續膨脹買單的是太平洋的日益萎縮。距今2500萬年前，板塊構造的輪回把所有的大陸重新聚集在一起。這一過程和把盤古大陸分開所花費的時間一樣長。但是構造的雕琢只是決定地球景觀的一部分因素；為了講清事情的來龍去脈，我們需要了解更多。

水

阿瑟 克拉克(《2001太空漫游》的作者，著名科幻小說家。——譯者注)曾經感嘆道：“我們將自己居住的行星命名為地球是多么不恰當，相反，我們應該稱其為水球。”

地球的水圈是整個太陽系的奇跡。1.36億立方千米的水重達百萬兆噸，覆蓋了地球70%以上的表面。不考慮地形的因素，將這些水均勻地覆蓋在地球表面，平均水深將達到2500m。據我們目前所知，還未有任何星球的表面擁有如此巨量的液態水。即使有的行星表面下儲藏著水，其儲量也無法與地球相比。最近的試驗結果表明，在我們地球的地表之下，還儲存著相當于地表水總量5到10倍的水。

水是如此的普遍，以至于我們常常會忽視它神奇的特性。首先，它是一種能夠在自然界中以三種物態——固態、液態、氣態——共存的物質。其次，固態水的密度要小于液態水，這與我們關于物態變化的基本常識相違背。正是由于具備了這些難以察覺卻又非常重要的特征，水才能夠在地球生物的起源、進化和生存各個方面扮演極為重要的角色。毫無疑問，沒有水，我們的地球將不再適宜居住：海王星充滿甲烷的天空或許也可以落下鉆石雨，但是就生命而言，地球降水帶來的H2O是更為寶貴的恩賜。

水是地球最為古老的特征。38億年以前，地球上就出現了水。但是對于水的來源，至今仍舊存在爭論。傳統觀點認為，水只是由火山噴發出的蒸汽冷凝而成的。最近更多的猜測則認為地球上的一部分水來自于冰凍的彗星碎塊。水的脈絡——江

河湖海——并非那么古老，它們伴隨著板塊構造而出現。然而，水確實是地球最為古老的地質特征。位于澳大利亞中部的芬克河，以4億年的年齡成為了世界上最古老的河流。令人感到驚奇的是，河流這種看似短暫的存在——如同赫拉克利特(另一位希臘先哲)曾說過的“人無法兩次踏進同一條河流”——其形成的時間卻要早于大部分山脈。河流長壽的原因在于它一旦形成就不會受到板塊活動的進一步干擾。河流可以侵蝕掉任何擋在路上的障礙物。科羅拉多河花了20億年的時間，在1600m的巖石上侵蝕出河道；與此同時，雅魯藏布江正在喜馬拉雅山間穿鑿。

相較之下，海洋則受到板塊構造的支配。最古老的海床，其年齡也只有2億年——這是因為構成海床的巖石其實存在著一個固定的循環，巖石在大洋中脊生成的速率和巖石在海洋邊緣的海溝處消失的速率恰巧相等(海底擴張學說)。一些更小的水體，例如內海和湖泊，不單對地震極其敏感，還很容易受氣候變化的支配。受到這些因素的制約，它們的壽命往往極為短暫：這類水系中最為古老的就是俄羅斯的貝加爾湖，它有2500萬年的歷史。

所以就讓我們圍繞地球的水圈進行一次環球旅行吧。我們并不需要去關注尼羅河的源頭，或是尼日爾河流經的路線。因為兩千年來，歐洲的地理學家已經做過太多的相關工作。如今我們從外層空間軌道向下望去，整條河流——經過高地奔流入大海——可以完整地鋪展在我們眼前。我們可以追隨著亞馬孫河自安第斯山源頭到大西洋河口的日夜奔流，并為它巨大的入海徑流量——每秒鐘18.4萬立方米——而贊嘆。這會一直持續，直到安第斯山崩塌為止。我們可以目擊咸海的衰退：擱淺的船隊就像一群死亡魚類的骨骼，躺在距離曾經的海岸線60千米的地方。我們可以通過熱輻射追蹤溫暖的洋流：從溫暖的熱帶一路流向歐洲，將相當于數以百萬計發電廠所產生的能量輸送給歐洲北部海岸。

討論水圈，我們就不能繞開地球上較高的一些山峰以及南北兩極。在這里，我們將會遭遇到水最為令人顫栗的狀態——冰。在僅僅1.8萬年前，地球表面三分之一的面積都還覆蓋著冰。但是隨著全球變暖，冰蓋在融化，冰川則仿佛受到了驚嚇的野獸，快速地向高山退隱。但是氣溫如此劇烈的波動只是地球最近4000萬年中為期4萬年左右的常規周期。冰川活動周而復始，仿佛因果不爽。接下來，我們將在大氣層繼續我們的旅程。