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生机勃勃的地球

生机勃勃的地球

地球在很多方面都“巧合”地配合得天衣无缝,要不是这样,地球上根本就不可能有生命。对于这些“巧合”,科学家一直一知半解甚至一无所知,直到20世纪才明白多一点。这些“巧合”包括:

  • 地球在银河系和太阳系所处的位置;地球运行的轨道、倾斜度、自转速度;地球与其独特的卫星月球的关系

  • 磁场和大气层——地球的双重屏障

  • 自然循环系统——既能补给又能净化地球的空气和水源

接下来,我们会逐一谈谈这几方面。你阅读下文时,不妨问问自己:“地球有这些独特现象纯粹是出于巧合,还是出于造物主的精心设计呢?”

地球的位置完美适中

宇宙中还有别的区域,比地球目前的位置更适宜人类居住吗?

如果你要写自己的地址,你会怎样写呢?你可能会写下你所在的国家、城市和街道的名称。谈到地球的位置或“地址”,我们不妨把银河系比作地球所属的“国家”,而太阳系(太阳及一些行星组成的天体系统)就是地球所在的“城市”,地球在太阳系中运行的轨道则是“街道”。随着天文学和物理学的发展,科学家已深深意识到地球在宇宙中只是沧海一粟,其位置却完美适中。

先谈谈地球所属的“城市”——太阳系。太阳系位于银河系中一个很理想的区域,跟银河系中心距离适中。科学家称这区域为“适居带”,其中存在的化学元素恰恰足以维持生命。在距离银河系中心较远的区域,生存所需的化学元素过于稀少;在靠近银河系中心的区域,则存在着大量有可能致命的辐射和其他威胁生存的因素,可说是危机四伏。难怪《科学美国人》杂志(英语)说:“我们的居所[地球]坐落在[宇宙中]最佳的地段。”1

“街道”位置适中:地球所在的“街道”,即地球在太阳系这个“城市”中运行的轨道,也是最理想的。地球离太阳大约1亿5000万公里(9300万英里)运行,轨道所在的区域得天独厚,很适宜生物居住,因为温度适中,生物既不会冻僵也不会烤焦。此外,地球的轨道接近圆形,所以地球与太阳的距离一年到头都相差不大。

另一方面,地球也从太阳得到最佳的能源供应。太阳性能稳定,大小适中,输送到地球来的能量刚好能满足地球的需要。有人称太阳为“非常独特的恒星”,这样说一点也不错。2

最佳“邻居”:谈到地球的最佳“邻居”,非地球的卫星月球莫属。月球的直径是地球的四分之一多一点。与太阳系的其他卫星比较,月球的体积相对其主星地球来说大得出奇。纯属巧合?不大可能。

月球像是为地球特制的。一个原因是,月球对地球的潮汐起主导作用,而潮汐则对地球的生态系统至关重要。此外,月球的存在也有助于稳定地球的自转轴。要是没有月球,地球就会像陀螺一样左摇右摆,甚至可能会一头栽倒。这样,气候、潮汐等就会发生变异,地球会大难临头。

倾斜度与自转速度都适中:地球的自转轴倾斜约23.4度,由此产生了循环更迭的四季,宜人的气温,以及多姿多彩的气候带。《独特的地球——为何复杂的生物在宇宙中不常见?》(英语)一书说:“地轴的倾斜度看来‘非常适中’。”3

此外,地球自转产生了昼夜,而昼夜的长短也非常适中。如果地球自转速度太慢,白天的时间就会大幅增加,地球向着太阳的一面就会烤成焦土,另一面则会寒冷如冰。相反,如果地球自转速度太快,快得令白天缩短至几个钟头,那就会狂风大作,还会有其他不利的影响。

地球的屏障保护周全

太空是个险象环生之地,既有致命的辐射,又有飞来窜去的流星体。虽然如此,地球却能够在银河系这个“射击场”内穿梭,而且几乎丝毫无损。为什么呢?因为地球有“防弹衣”——强大的磁场和特别设计的大气层。

磁场是地球的隐形屏障

地球的磁场:地球的核心是一团不停转动的液态铁。地球周围的强大磁场从这里产生,并延展至太空,形成一道屏障。这道屏障能保护地球,减低宇宙射线的影响,也使我们不致受到来自太阳的种种威胁。这些威胁包括太阳风、太阳耀斑和日冕爆炸等等。太阳风是一股持续不断的粒子流。太阳耀斑在几分钟内释放的巨大能量,相当于数十亿颗氢弹的爆炸力。日冕就是太阳大气的最外层,日冕爆炸会把重达数十亿吨的物质抛射到太空。太阳耀斑和日冕爆炸都会产生耀眼的极光,这种绚丽多彩的发光现象常出现在地球南北极上空。每逢看到极光,就该令我们想起磁场对地球所起的保护作用。

北极光

地球的大气层:这个覆盖着地球的气体层,除了让我们能呼吸,也是地球另一道防护屏障。在大气层中,有一层离地面较远的,叫平流层,存在着称为臭氧的气体,能够吸收多达百分之99的紫外线。因此,这一层臭氧能够保护地球的生物免受致命辐射所伤害,受惠的除了人类,还有氧气的重要来源浮游生物。值得留意的是,平流层的臭氧含量并非固定不变,而是能根据紫外线的强度自动调节的,紫外线越强,臭氧的含量就越高。大气层实在是个灵活、高效的屏障。

大气层保护我们免受流星体伤害

每天有无数的太空垃圾,从微小的尘粒到巨大的石块,密集地冲击地球。多亏大气层的保护,我们才免受伤害,因为太空垃圾大多会在大气层中燃烧净尽,化为一闪而过的流星。不过,大气层和磁场却不会阻挡生命所需的辐射,例如热和光。大气层甚至有助于把热能传送到地球的每个角落。到了夜晚,大气层就仿佛一张毛毯,减缓热量的散失。

地球磁场和大气层的确显示出令人称奇的设计。时至今日,科学家还未能参透个中奥妙。另外,大自然的循环系统令地球生生不息,同样叫人赞叹不已。

地球有灵活的双重屏障,是纯属巧合吗?

循环系统,利于生存

如果房子不通风,水源断绝,下水道淤塞,垃圾没清除,房子就不适宜居住。地球好比这所房子,既没有从外太空引入清新空气和洁净的水,也没有把废物送到外太空去,但地球的环境却仍然适宜生物居住,而且生生不息。为什么呢?关键在于自然的循环系统,例如水循环、碳氧循环和氮循环,以下会简单说明一下。

水循环:水是维持生命不可少的。一个人不喝水,不消几天就会死亡。水循环让地球各处都有洁净的淡水供应。水循环包括三个阶段:(1)太阳能将水蒸发到大气层。(2)净化了的水凝结成云。(3)云转化成雨、雪、雨夹雪或冰雹,降落地面,再次成为水,完成水循环。每年循环再生的水有多少呢?据估计,水量之多足以覆盖全球,平均深度超过75厘米(2.5英尺)。4

碳氧循环:我们必须呼吸才能生存。我们要吸入氧,呼出二氧化碳。既然世上亿万人和动物都要呼吸,大气层的氧为何永不枯竭?二氧化碳又为何不会过多呢?关键在于碳氧循环。(1)植物利用阳光和人类呼出的二氧化碳,通过光合作用这个奇妙的过程,产生碳水化合物和氧。(2)我们吸入植物产生的氧,完成碳氧循环。这样,植物得以生长,空气也得以净化,而过程是那么清洁、高效、安静。

氮循环:地球上的生物要继续生存,地球就必须有能力产生蛋白质等有机分子。(A)要产生有机分子就必须有氮。幸好地球的大气层约百分之78是氮。闪电和细菌将大气层的氮转化为能够被植物吸收的化合物。(B)植物将这些含氮的化合物合成有机分子,动物吃了植物就能吸收氮。(C)动植物死去后,细菌将含氮的化合物分解,使氮返回土壤和大气层,完成氮循环。

绝妙的循环再生系统!

人类拥有发达的科技,但每年制造出多不胜数的有毒废料,这些废料都无法再生利用。地球则拥有绝妙的再生系统,能够通过巧妙的化学作用,回收所有 废物,循环再用!

你认为地球的循环再生系统是怎样产生的呢?专门撰写宗教和科学文章的作家柯里说,“如果生态系统纯粹是碰巧产生的话,就绝不可能如此完美和谐。”5你同意他的结论吗?