本期内容简介

正堪称地球环境变迁档案馆的大陆边缘沉积层完整记录了地质历史时期陆地环境变化、海平面与气候变化、大洋环流、海洋地球生产力和生物地球化学循环等重要信息,因此对于认识地球起到举足轻重的作用。本期"特约专稿"将介绍对这方面研究的最新进展。本期"材料科学"专题,介绍了金属玻璃这类先进合金材料的研究进展,因其简单的金属键结合及原子密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。另外,还关注了锂离子电池和太阳能电池的最新研究进展,探讨新能源的推广和应用。     

"超级冰期""雪球地球"的传奇故事

大约6亿年前,地球可能经历了一个十分寒冷的时期,整个地球都被冰雪包得严严实实.这个时期是如此之冷,以至于今天的科学家在提起它时,都称之为"超级冰期"或"雪球地球".     

什么引起五次生物大灭绝?

尽管多数生物学家认为当今地球正处于一次前所未有的生物大灭绝之中,然而由于人类拥有的直接观察记录非常短暂,难于正确判断当今地球将来的发展趋势和潜在的危机.地质历史时期曾经发生了五次重大生物灭绝事件,这些事件造成当时海洋中至少75%的物种在短时间内灭绝,陆地生态系统形成以后,也同样遭到重创.这些生物大灭绝事件发生的原因成为评估当今地球生态系统危机的重要依据.根据对5亿多年以来发生的五次生物大灭绝(分别发生在奥陶纪末、泥盆纪晚期F/F、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末)生物的种类、灭绝模式以及环境背景分析表明,地球上显生宙以来还没有发生过造成整个地球生物圈彻底毁灭的灾变事件,地质历史时期发生的五次生物大灭绝均伴随有剧烈的环境变化,大气CO_2、温度(包括冰室效应和温室效应)、海洋酸化、海平面变化和海水缺氧等全球性的气候、环境剧变是造成生物大灭绝的主要原因.导致这种环境灾变最为常见的触发机制是超大规模的火山活动,火山活动不但喷出大量CO_2等温室气体,同时可以触发大量蕴藏在内陆盆地和大陆架上的甲烷气体等快速释放.地外体撞击、超新星爆发、太阳耀斑爆发等事件可能会瞬间毁灭地球,但并不是地质历史时期已经发生的生物大灭绝的主因.     

月球诞生前地球的一天只有4h

研究人员认为，约45亿年前有一颗体积与火星相差无几的天体撞击地球，并导致地球轨道上出现无数的撞击碎片，当时这些碎片在地球周围形成了一个石质的空间环境，并最终形成了地球的天然卫星—月球。     

地球的尘埃圈

苏联曾在1964年发射了轨道呈椭圆形的"电子"卫星.其中在"电子1号'和"电子3号"卫星上装有流星粒子记录器.当时的测试结果表明,地球的附近存在着稠密的尘埃,可当时并没有引起人们的注意.     

火星上挖一个洞,研究地球气候变化

正在另一个星球挖一个洞,可能会解决有关地球气候变化方面的问题。公元1300~1870年,地球经历了一个漫长的严寒时期,被称为"小冰河时代"。地球冻结归咎于太阳活动较弱,但还有其他"同犯",如火山。"如果是因为太阳活动的原因,那么,我们或许能在整个太阳系     

关于地球膨胀论,我们以前错了

正是不是地球本身正在膨胀使得大陆分散开了呢?当然不是。然而,过去有很多优秀的科学家都认为地球是正在膨胀的。"我们以前错了"是《大众机械》(Popular Mechanics)杂志的一个百科栏目,描述的是一些在当时听起来很有道理的科学观点,后来证明是错误的。其中,栏目刊登的"地球膨胀论"认为大陆之所以分散开来,是因为地球本身变得更大了,地球正在像气球那样膨胀。5个世纪以前,当欧洲人看到第一批包含美洲在内的世界地图     

火星辐射远超登陆要求

<正>火星是太阳系八大行星之一,是地球的"近邻"。从20世纪开始,人类对火星的探索就从未停止。"火星人"一说曾风靡一时,它暗示着人类坚信地外生命的存在。火星是距离地球最近、与地球最相似、最容易探测和研究的行星,通过研究火星大气的演化过程,有助于正确认识和把握地球环境的变化趋势,对人类保护地球环境、从而在宇宙中永久生存具有现实而深远的意义。     

大陆扩散与恐龙绝灭

6500万年前,遍布全球七大洲的不同种属的恐龙的突然全部绝灭,其直接原因不可能是单一的,它应是多种因素在特定的时间内综合作用的结果.白垩纪末期,是大陆扩散的关键转折时期,当时,一系列与恐龙性命攸关的、空前的灾难性事件,因星状古大陆从统一走向全面解体的驱动而几乎同时在地球上发生并波及地表的每一个角落,从而实现充分的"联手".正是这种"联手",才在短暂的地质时期里,在全球范围内将整个恐龙家族彻底赶下了地质历史的舞台.     

走出科幻

近年来一些天文学家或天文爱好者频繁使用"地球化"一词.什么是"地球化"呢?所谓"地球化",是指在未来把不适合生物生存的其他天体环境改造成类似地球这样的生命世界.显然,"地球化"实质上就是一项巨大的环境工程.     

是什么点燃生命?

45.5亿年前,刚刚成形的太阳系一片混乱.当时的地球频遭系内小行星狂轰滥炸,是一颗炽热的行星,根本不适宜生物生存.此后的十亿年间,太阳系逐渐稳定下来,地球表面的环境也变得越来越适宜微生物生存.今天,生命已经遍布地球.那么,是什么导致了生命诞生在地球上?     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

远古气泡揭示早期地球大气层

正被历史锁闭长达27亿年的澳大利亚岩石气泡表明,当时地球大气层重量只有不到今天的一半,比之前科学家以为的要稀薄得多。这一发现纠正了一种普遍的误解:早期地球大气层比较稠密,这样就补偿了当时阳光的不足(当时的光照强度只有现在的大约1/5)。这一发现表明,早期地球的稀薄大气层富含温室气体,大气压随地质时间的波动幅度超过科学界此前的想象。27亿年前的地球上只生活着单细胞微生物,当时     

氧气漫谈

最初的地球大气成分应与火山喷出的气体相似，由水蒸气、二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢组成。此时的“居民”是在无氧环境中生活的。大约20亿年前，当地球上出现自由氧的时候，生命受到了氧的威胁。当时地球上铁很多，由远古微生物产生的氧与铁化合形成了铁矿。多余的氧的出现大     

小行星不足以消灭恐龙

正在一颗大质量小行星撞击地球、灭绝恐龙之前很久,地球上就已经有点不对劲了。当时,物种的多样性已经降低。如果实际情况并非如此,如果小行星撞击发生在地球生物非常多样的时期,恐龙就有可能在这场撞击中幸存,那么今天的世界恐怕就会是另一番模样。化石记录表明,在6500万年前的白垩纪末期,不飞的恐龙突然消失。过去几十年来,科学家一直在探索为何会这样以及这究竟是怎样发生的。他们已经对这一点达成共识:当时,一颗直径10千米的小行星撞在了今天墨西哥尤卡坦半岛所在地,这次事件在恐龙     

如何最有效利用地球表面的每一平方米

<正>卢卡斯·乔帕是微软公司"人工智能服务地球"项目的创始人,他正在采用工程方法解决环境问题。卢卡斯·乔帕(Lucas Joppa)的想法很宏大。即使在华盛顿州雷德蒙市微软园区的办公室里凝视着自己的那杯茶时,他似乎也能看到整个地球就像球形茶包一样在那儿晃动。作为微软公司的第一任首席环境官,乔帕为公司提出了"人工智能服务地球(AI for Earth)"计划,该计划历时五年,斥资5 000万美元,用于提出AI驱动的解决方案来应对全球环境     

晶体暗示“冥府地球”有生命

正最近,在形成于41亿年前(即所谓"冥府地球"时期)的一粒晶体中,科学家发现了携带类似有机物标记的碳。这一时期的地球仍然呈熔融态,表面温度很高。科学家说,这粒晶体暗示地球生命的最早出现时间比之前的估计早了3亿年。地球形成于45亿年前,但生命最早于何时出现在地球上这个问题没有定论。已知且可靠的最古老化石的年代在大约34.3亿年前,岩石中的化学标记则暗示地球生命最早可能出现于38亿年前。科学家最近检测了     

人类消失以后的地球

根据联合国发布的环境变化报告以及其他一些研究报告,有人给出了一张令人震惊的时间表,对未来100多年中地球将发生什么样的变化进行大胆预测。的确,现在地球拥有65亿人口,这是地球上人类十分拥挤的时候,而人类赖以生存的地球环境正日益恶化。如果人类不能采取更加有力的环境保护措施,地球可能发生灾难性变化。当众多科学家都在谈论"人类时代"给地球带来的破坏时,有科学家却另辟蹊径地探讨另一个问题:没有人类的地球会是什么样子。他们预测,如果人类在一夜之间突然从地球上全部消失,地球的变化几乎马上可见:照亮夜空的人造灯光开始熄灭,一周内全世界的核反应堆发生爆炸,之后,各种生态系统逐步得到恢复,大气和水摆脱污染困扰,城市和道路坍塌成为废墟,最终化为乌有……值得一提的是,这里涉及的并非关于"世界末日"的话题,并未对人类为什么会消失得无影无踪进行严密阐释,只是简单假定了"人类突然消失"这个前提。     

到宇宙中生活

1992年的秋天,日本太空梭成功进入太空,展开一项名为"飘浮92"的研究计划,并首次提出"宇宙实验",这个名词。宇宙实验指的是在大气层以外进行的太空实验,那里的环境属真空状态,大气只有地球的1亿分之1左右,且充斥着太阳的辐射线,与地球环境迥异。但,如此恶劣的宇宙环境,早在60、70年代,已在美国和前苏联之间掀起一场竞相开发的"战争"。两国的科学家,开始彻底研究宇宙的各种环境对人和     

“地球工程”能否拯救未来

科学探索一向不乏奇思妙想,然而人类最疯狂的奇思妙想却是在气候危机的阴影之下产生的:用飞船播撒盐雾将云彩染白,在平流层上释放硫酸降低气温,在地球轨道上释放反光镜反射阳光,在沙漠上覆盖聚脂薄膜,在海洋上施放促使藻类生产的"肥料"……凡此种种,不一而足,但目的却只有一个,那就是冷却地球。现在,人们把这种人为的、大规模改造地球环境的方法称为"地球工程"。也许人为地改变地球的气候体系能够