今日视点：看到这个东西，还想再活五百万年

2023-04-16 23:05:25 | 来源:地球知识局 |

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亿万年的沧海巨变

作者：江氏小盗龙 / 编辑：Alicia

我们计算时间时习惯于用 " 秒 "、" 分钟 "、" 小时 "，" 年 "、" 月 " 就已经是相当长的时间单位了。但对于研究宇宙和地球历史的科学家来说，百万年才是起步，" 世 " 和 " 宙 " 则是常见的计量单位，这些计量单位属于" 深时 "，" 深时 " 代表着过去、现在和未来。

时间对这个星球的一切产生着或多或少的影响

例如我们熟知的 GPS

它的运行也要考虑地球引力引起的时空扭曲

以此来校准其时钟

（图：《深时之美》）▼

在 137.7 亿年前——那个时候没有地球，没有太阳系，也没有浩瀚的宇宙，只有一个奇点（Singularity）——然后奇点爆炸了。爆炸引发了快速膨胀，而我们的宇宙就在膨胀中诞生了，时间也从此开始。

当天文学家用哈勃空间望远镜观测宇宙中更遥远的地方时，他们看到的其实是更久远的过去，当你抬头仰望星空的时候，你看到的也是星系或者恒星曾经的样子，距离变成了时间。

我们看到的各种恒星、行星和星系

是它们在过去某个时刻的样子

它们发出的光可能已经穿行了很长时间

（图：《深时之美》，滑动查看）▼

1997 年，天文学家观测到了一颗名为 1997ff 的超新星爆发，这场炫丽的爆发代表着 110 亿年前这颗恒星的死亡，那个时期太阳系还没有诞生呢，1997ff 也成为我们能够观测到的原古老的超新星。

哈勃深场图像中的超新星 1997ff

（图中方框中心红点）

在 1997ff 爆发 65 亿年后，太阳系诞生，其中的一块微小的碎片在漂浮了 46 亿年后，于 1795 年 12 月 13 日降落在约克郡的一片田野中，它成为英国最大的陨石，也是太阳系形成的见证者，同样见证了地球的诞生。

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《深时之美》

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古老石块和微观化石

地球在形成之初就是一个漂浮在太空中的大 " 石球 "，而且是一个沸腾的石球。等奔腾的岩浆冷却就变成了岩石，我们如何寻找最古老的岩石呢？锆石晶体（zircon）便是钥匙，它早在地下岩浆中存在，通过喷发来到地面并留在了岩石中。

锆石晶体中有一种我们熟悉的放射性元素——铀，铀每过 45 亿年就会有一半变成铅，45 亿年就是铀的半衰期，测量锆石晶体中铀和铅的数值，就能够准确计算出其所在岩石的绝对年龄。正是通过这种方法，地质学家在澳大利亚的杰克山区找到了迄今为止最古老的岩石——距今有足足 43 亿年，距离地球诞生仅仅过去了 3 亿年。

杰克山区的卫星图像

右下角是有着近 43 亿年历史的石英卵石砾岩

当杰克山区的古老岩石形成之时，地球表面还处于 200 ℃以上的高温之中，不过温度正在下降，原始的海洋起到了很大的作用。尽管最终成功降温，但仅限于地表，地球的内芯依然火热，所以今天的地表也是漂浮在地幔上，时不时就会撞在一起引发地震海啸。

深海中一个充满气体的喷口

这里的水温超过 100 ℃

40 亿年前，古老的海洋中出现了生命，它们便是海底热液喷口周围的古细菌。古细菌的后代蓝细菌通过光合作用将二氧化碳和水变成食物，同时产生了副产品氧气。正是蓝细菌几十亿年的辛勤劳动，让地球大气中的氧气不断增加，改变了生命的游戏规则，这一切都以化石的形式保存下来。

含有微生物化石的岩石

这些微生物可能生活在古老的喷口周围

10 亿年前，复杂的多细胞生物出现，但它们依然处于肉眼不可见的微观状态。直到 5.75 亿年前，宏观生命体出现，代表就是埃迪卡拉生物群，只不过此时的动物都非常怪异，甚至于无法分类，比如狄更逊水母、三分盘虫等。埃迪卡拉生物群呈现出一种不同寻常的平静，但平静之下是演化狂欢的序幕。

大灭绝之后的大灭绝

地球生命在熬过了前 35 亿年的简单状态后，终于在 5 亿年前的寒武纪迎来了一场大爆发，这就是著名的" 寒武纪大爆发 "（Cambrian Explosion），同时古生代（Paleozoic）也开始了。" 寒武纪大爆发 " 的证据最初来自于加拿大的伯吉斯页岩（Burgess Shale），当古生物学家剥开页岩的时候，就好像是翻看着地球生命之书，各式神奇的动物跃然而出，其中最具代表性的就是三叶虫和奇虾。

伯吉斯页岩中的三叶虫化石

它吸引着许多人来这里搜寻

自寒武纪开始，生命的演化驶上了快车道，不断有新物种诞生，但是 " 团灭 " 的阴影——集群灭绝——却笼罩在地球生命的头顶，这也就是我们常说的生物大灭绝事件。4.4 亿年前的奥陶纪末期迎来了第一次大灭绝事件，这就是奥陶纪 - 志留纪灭绝事件（Ordovician-Silurian Extinction）。

导致灭绝的原因是陆地漂移造成了气温剧烈下降，犹如从盛夏坠入寒冬，85% 的物种灭绝。但幸运的是，主要的动物类群都有成员存活到了志留纪，所以生态系统并不需要打乱重组，日子又可以照常过下去了。

在这次灭绝事件中生存下来的板足鲎的化石

这还只是第一次大灭绝，之后又发生了泥盆纪大灭绝（Late Devonian extinction），但是并未阻止生命的野蛮生长——直到 2.52 亿年前的二叠纪末期。

此时的生命早已登上陆地，郁郁葱葱的绿色植被中生活着我们的远祖，然而大规模的火山爆发将地球变成了炼狱，肆虐的岩浆、飙升的气温、消失的氧气摧残了生态系统，最终消灭了 95% 的物种，这就是二叠纪 - 三叠纪灭绝事件（Permian-Triassic Extinction），或者可以直接称之为" 大灭绝 "（Great Dying）。

二叠纪两栖动物西蒙螈的化石

二叠纪 - 三叠纪灭绝事件是古生代的结束，也标志着中生代（Mesozoic）的开始。经过了扫荡式的大灭绝之后，三叠纪初期的地球在幸存者眼里处处是机会。一大群爬行动物看到了海洋生态系统的空缺，于是纷纷下海，其中包括了鳍龙类和鱼龙类，而鳍龙类又包括了楯齿龙类、肿肋龙类、幻龙类、蛇颈龙类和上龙类，它们将统治中生代的海洋。

下图是楯齿龙骨骼

三叠纪中期，它们在浅海中游动

（图：wiki）▼

因为大灭绝事件受益的不只有下海的爬行动物，还有一群看上去并不起眼的陆生动物，它们正是大名鼎鼎的恐龙。尽管恐龙在三叠纪已经出现，但只是弱势的少数派，真正统治陆地的是与它们有那么点亲戚关系的假鳄类。恐龙在等待崛起的转折点，而这个转折点就是下一次大灭绝事件。

在英格兰北部发现的假鳄类的脚印化石

距今 2 亿年前，由于大陆的分裂，大规模的火山爆发再次摧残着地球上的生命，就像是二叠纪 - 三叠纪灭绝事件的小规模重演，而这次灭绝事件被称为三叠纪 - 侏罗纪大灭绝事件（Triassic – Jurassic Extinction），它造成了 70% 物种消失。

恐龙在大灭绝事件中幸存下来，究其原因，它们身上可能存在的绒毛起了重要的作用，这些绒毛之后会变成鸟类飞翔用的羽毛。侏罗纪之后，恐龙迅速崛起，成为地球上最强势的动物类群，它们生活的时代都被称为恐龙时代。

当然，也不是每一种恐龙都能活过三叠纪 - 侏罗纪灭绝事件的

比如雷东达龙，就没有幸存下来

恐龙时代不仅有恐龙，还诞生了许多新的动物，比如真正的哺乳类、鸟类、被子植物，等等，那个看似遥远陌生的世界中已经有了今天的影子。

距今 6600 万年前，一个来自宇宙中的不速之客——一颗直径 11 千米的小行星——撞到了地球。撞击的威力之大足以毁天灭地，引发新一轮的大灭绝，这就是白垩纪 - 古近纪灭绝事件（Cretaceous – Paleogene Extinction ），80% 的物种消失了，其中就包括了非鸟恐龙。

希克苏鲁伯撞击坑中提取的物质的岩心样本

白垩纪 - 古近纪灭绝事件是所有五次大灭绝的最后一次，结束了中生代，而造成大灭绝的罪魁祸首也留下了罪证——一座名为希克苏鲁伯撞击坑（Chicxulub Crater）的大坑。

石器砌成不列颠长城

五次大灭绝之后，新生代（Cenozoic）到来了，生命得到了新生，特别是哺乳动物。通过化石，我们知道新生代开始后，地球比今天更温暖湿润，亚热带森林能够生长到中纬度的位置上，鳄鱼能够在美国西部生存。

美国西部的格林里弗组展现了古老的生态系统

那时候的世界比现在更加温暖

下图是一只来自格林里弗组的软壳龟的化石

哺乳动物在新生代迎来了多样性的大爆发，不仅仅是在陆地上，还有天空和海洋。然而就在东非裂谷带一个名为奥杜瓦伊峡谷的地方，一群毫不起眼的哺乳动物却在干着非常不一般的事情——制造石器。

距今 260 万年前，我们的祖先通过简单的敲击制造了最初的石器，方便将动物尸体上的肉切下来吃掉，并因此获得了比树叶和果子能提供的更高的脂肪和蛋白质。石器的发明只是开始，后来古人类学家在奥杜瓦伊峡谷发现了鲍氏傍人、能人和直立人，他们都曾经生活在那里。

上：埃塞俄比亚阿法盆地 " 多拉 1 号 " 遗址中的石器

下：阿舍利时期的手斧，它是早期人类制造的典型切割工具

古人类在非洲打制石器的时候，地球的气候却开始变冷，第四纪冰期（Quaternary glaciation）开始了。冰期留下了许多遗物，其中就包括了冰川漂砾，它是由冰川带来的巨大石块，孤零零地留在开阔地上，甚至被今天的人类当作奇特的自然景观。

英格兰约克郡的冰川漂砾

当冰川搬运巨石的时候，许多适应寒冷气候的动物漫步在冰川之上，其中最具代表性的就是披着长毛的真猛犸（Mammuthus primigenius）。由于冰川的存在，海平面下降，不同的大陆与岛屿之间出现了陆桥，猛犸象沿着陆桥进入英伦三岛、北冰洋海岛，甚至是北美洲，而跟在它们身后的是先驱人、尼安德特人和我们智人。

真猛犸象重量可达 6 吨

是当时蓬勃繁衍的大型野兽之一

它们以草和其他植物材料为食

1.2 万年前，冰期结束，温暖重回大地，但对于真猛犸等巨兽却不是一个好消息，这意味着它们将失去栖息地，而来自智人的猎杀更是将它们逼向绝境，最终冰河巨兽们一个又一个消失。真猛犸虽然也难逃灭绝的命运，但是最后因为被海洋围困在北冰洋一座名为弗兰格尔的小岛上，一直残存到了 4000 年前。

弗兰格尔岛如今是俄罗斯楚科奇自治区的一部分

弗兰格林岛上的真猛犸灭绝之后 2000 年，一道由岩石垒砌而成的长墙将不列颠岛一分为二，它就是哈德良长城（Hadrians Wall），这座宏伟的防御设施是著名的历史遗迹，也是地质史上的一个小小注脚。

从哈德良长城峭壁上眺望的场景

它在某种程度上证明了一段时间内地质变化的过程

而后改变地球面貌的不再只是冰川，还有我们人类，我们用双手建造了金字塔、长城等宏伟工程。人类在地球上创造了灿烂的文明，改变着地球的模样，但放眼于 " 深时 " 之中，5000 年只不过是沧海一粟。宇宙与地球的历史远比人类的文明广阔和浩渺。

即使如金字塔这样的建筑奇迹已有近 5000 年历史

但和整个地球乃至宇宙的历史跨度相比

这几千年的时间也似乎不过是其中的一个 " 瞬间 "