每日觀察!藍色地球，其實有一段“黑歷史”

圖1 地球（圖片來源：NASA）

但實際上，地球的形象并不是亙古不變的。在植物登陸之前的40多億年的漫長歲月中，地球的外貌就好像川劇中的變臉大師一樣，變化過不下10次。

一、45.5億年前

(資料圖)

這時候地球才剛剛誕生——簡單來說，就是無數(shù)千米直徑的小行星相互碰撞，并匯聚長大。在碰撞中，動能轉(zhuǎn)化為熱能，讓原本為石質(zhì)的小行星熔融變成巖漿，同時小行星本身攜帶的放射性元素因為小行星熔融而開始下沉并匯聚到地核中，以放射性衰變的形式源源不斷地為地球提供熱量。

這時候，整個地球就是巖漿球，因此也沒有海陸之分，那時候的地球可能長這樣↓

圖2 地球形成于大約45.5億年前，無數(shù)小行星的撞擊讓地球變成一個紅彤彤的巖漿球，圖片中的環(huán)狀就是撞擊產(chǎn)生的。（圖片來源：flickr/Kevin Gill）

二、45億年前

大概還是45億年前，地球形成后很快開始冷卻——這很好理解，一杯熱水放在室溫下會變成常溫水，熾熱的地球在平均溫度-270℃的宇宙中自然也會變涼。明亮的巖漿冷卻后變成了黑乎乎的玄武質(zhì)巖石，它們覆蓋在地表，讓地球變成黑色。

當然，這個過程是逐步發(fā)生的，先是紅背景下產(chǎn)生小黑斑，然后黑斑變大，紅色退縮，最后黑色差不多覆蓋整個地球。最終，地球整體變成個黑球。

圖3 地球逐漸冷卻的過程，黑色越來越多，最終將會變成一個黑地球（圖片來源：wikipedia/Jack Madden）

這時候依然沒有一般意義上的海陸之分，但如果你把巖漿海也叫海的話，那么地球陸地上大概是這樣的↓。這時期的地球上，“陸地”全部由黑色玄武巖構成，天空由溫度高達數(shù)百攝氏度乃至上千攝氏度的鉛灰色硅酸鹽云構成。“海洋”則是紅色的流動巖漿。

圖4 45億年前地球景象想象圖（圖片來源：NASA）

三、約44億年前

隨著地球的降溫，地表終于整個凝固下來，原本熾熱的硅酸鹽云也因冷卻而以硅酸鹽雨的形式降落到地表（這里的硅酸鹽云，可以簡單理解為各種巖石熔融蒸發(fā)的產(chǎn)物；硅酸鹽雨，簡單理解就是熔融態(tài)的沙子。依然無法想象的話，去搜一搜吹玻璃的圖片，大概就是那種效果）。

然后，隨著溫度繼續(xù)降低，云層中的水蒸氣也得以冷卻凝結(jié)，變成雨水了。這些水蒸氣大多來自巖漿，巖石的成分中其實也有水，它們以水分子，或是氫根、氫氧根離子的形式保存在巖石中，待巖石熔融后就混入巖漿中，最終因化學反應而形成自由的水分子，隨著巖漿暴露在地表，水分子就以蒸汽形式蒸發(fā)到大氣中。這是地球上大部分水的來源。

這時候，整個地球可能都被海洋包圍，海洋中星星點點分布著大量火山，這些火山或在水面之上構成小型火山島，或在水下形成海底火山——總之，這時候地球的地殼、地幔、地核三層的圈層結(jié)構還沒有形成，因此并不存在板塊活動與綿延的山脈。

圖5 當時的地球或許長這樣，整個被海水包裹，海洋中零星分布著小型火山島（圖片來源：wikipedia）

如果貼近島嶼看，可能還會發(fā)現(xiàn)有大量的玄武巖石柱存在，其構成的風景可能如下圖：

圖6 玄武巖石柱（圖片來源：wikipedia）

現(xiàn)在地球上也有很多這種風景，比如大名鼎鼎的巨人之路等等，當然現(xiàn)在很難出國看，那也沒關系，中國國內(nèi)到處都是這種石柱風景，其中最著名的可能要數(shù)福建漳州濱海火山國家地質(zhì)公園了。

圖7 巨人之路的風光 （圖片來源：Osip Kokin）

四、約40億年前

地球此時可能已經(jīng)形成了圈層結(jié)構，也開始形成板塊運動了（但是很多科學家認為并沒有，此問題很有爭議）。在板塊運動的作用下，地球上原本形成的小小的零星陸塊開始碰撞到一起，陸地從島嶼和小陸塊變成大片陸地，陸地上也開始出現(xiàn)山脈。

另外，不斷的火山活動，也讓火山島的面積開始擴大，甚至連成一片，地球上出現(xiàn)了大大小小的陸地。

但此時，太陽系中開始出現(xiàn)大規(guī)模的小行星碰撞事件，無數(shù)小行星接連不斷撞擊在內(nèi)太陽系的各大巖石行星上，科學家將此次事件稱為后期重轟炸事件。

圖8 處于重轟炸時期的地球，那時雖然有了陸地，但地球可能就是一張“麻子臉”（圖片來源：NASA）

這時候的地球上，也可能與月球、火星、金星類似，出現(xiàn)了許多隕石坑。那時的地表荒蕪干燥，其宏觀的景觀以隕石坑為主。其中大型隕石坑中央凹陷，周圍隆起形成環(huán)形山。在環(huán)形山中間，可能形成巨大的湖泊，在環(huán)形山上同時也形成了向下方流動的河流。但此時的陸地依然荒蕪無比，毫無生命跡象。

圖9 環(huán)形山中間的湖泊（圖片來源：NASA）

與此同時，由于地表出現(xiàn)了高低起伏，也因此出現(xiàn)了河流，河流在流動過程中，開始沖刷周邊的玄武巖陸地，將這些玄武巖磨碎并帶走。在有些長長的河流中，由于河流的長途搬運，玄武巖的許多深色礦物都被侵蝕消失，只留下淺色礦物，因此，此時的地表除了出現(xiàn)深色的巖漿巖之外，還開始出現(xiàn)淺色的沉積巖。

圖10 現(xiàn)代在玄武巖石柱間穿行的河流，40億年前的地球陸地上這種風景可能到處可見，但無一例外，沒有任何生命 （圖片來源：wikicommons）

五、38~35億年前

經(jīng)過長期的河流沖刷和沉積，此時的地表可能已經(jīng)開始被沉積巖覆蓋了，原本大規(guī)模的深色色調(diào)退去，這時的地表整體可能就是淺色色調(diào)了——比如淺黃色之類的。

陸地上依然是小型山峰（或山脈），山脈間是河流在穿行，陸地上的隕石坑依然密密麻麻。

圖11 科學家對火星上有水時候的想象圖（圖片來源：NASA）

這時候最大的看點是最早的生物。不過此時的生物僅僅是一些海洋微生物，其中一些浮游生活，另一些則聚集在海岸邊，以微生物藻席（下圖右側(cè)海邊的小坨坨們）的形式存在。這些藻席形成的化石被稱為疊層石，如今世界各地都有疊層石的存在。

海邊風光可能如下圖所示，但顏色可能類似第一張圖中的黃色色調(diào)。

圖12 此時海邊風光的想象圖（圖片來源：wikipedia）

六、25億年前

此時，最早的大陸出現(xiàn)了，名為凱諾蘭大陸（有爭議），同時板塊運動也確定啟動了，陸地上開始形成大規(guī)模的山脈。

此外，早期的光合作用生物也出現(xiàn)了，大氣中開始出現(xiàn)氧氣，這些氧氣會很快氧化陸地上的鐵元素，使得陸地上整體呈現(xiàn)紅色色調(diào)。

圖13 諾蘭大陸存不存在，以及其形態(tài)其實還很有爭議（圖片來源：wikipedia）

圖14 這是科學家對火星30多億年前的樣子的想象圖，地球那時大約與此相似，甚至可能更紅一點兒，因為地球氧氣更多，對鐵的氧化會更充分（圖片來源：ESO）

如果深入陸地觀察，陸地上此時應該已經(jīng)有了山脈、河流、三角洲等地貌，只不過那時陸地上是荒蕪的，沒有植被覆蓋而已。

那時地球的地貌細節(jié)應該與現(xiàn)在的火星類似，我們可以從火星上找到那時地球的影子。

圖15 本圖是NASA藝術家對有水的火星的想象圖，從太空視角看當時的地球可能與此類似，但地球可能會更偏紅一點兒（圖片來源：NASA）

圖16 那時的地球上也有了大峽谷，這是巨大河流塑造出來的景觀（圖片來源：NASA）

圖17 科學家對火星上河流與三角洲的還原，三角洲上還有一個明顯的隕石坑，當時地球的陸地上也到處都是隕石坑（圖片來源：NASA）

圖18 無水的內(nèi)陸山脈（圖片來源：NASA）

圖19 山腳下的荒漠（圖片來源：NASA）

七、約24億年前

由于海洋中浮游生物大量繁殖，植物光合作用吸收了巨量二氧化碳，導致地球降溫。這時候地球進入一個大冰期，有科學家將其稱為第一次雪球地球事件，這時不管陸地還是海洋都被冰雪覆蓋，因此地球是一個雪球，陸地上也白茫茫一片。

圖20 冰雪覆蓋的地球（圖片來源:MIKKEL JUUL JENSEN/SPL/COSMOS）

圖21 當時陸地上的冰湖和河流可能與此類似（圖片來源：ESA-A.Gers）

圖22 陸地上的山脈也都被冰雪覆蓋，與現(xiàn)在的南極類似（圖片來源：Anne Fr?hlich）

當然，也不是全無生物，在某些開闊海域，還能看到許多藻類在一起生活，它們可能把一片海洋都染成了藍綠色的條帶，可能類似這樣↓

圖23 海洋被染成了藍綠色的條帶（圖片來源：NASA）

八、約20億年前

由于火山持續(xù)噴發(fā)，二氧化碳在大氣中再次積累起來，地球重回溫暖，大冰期結(jié)束，地球又變成了之前的模樣——巨大的藍色海洋間，紅色大陸點綴其中。

圖24 大冰期結(jié)束后的地球想象圖（圖片來源：NASA）

在大陸邊上可能能見到冰川消融后的大片藍綠藻，它們在遠古的海面上構成了藻華。

圖25 現(xiàn)代海邊的風景，從陸地上就能看到海水一片綠 （圖片來源：NASA）

圖26 現(xiàn)代陸地邊的藻華（圖片來源：NASA）

九、約7億年前

由于氣候變冷，地球再次變成雪球，參考上上節(jié)。

十、約5億年前

這時候植物早已適應了淡水環(huán)境，甚至最早的植物可能也已經(jīng)開始登陸。不過可以肯定的是，有一些藍綠藻先于植物登上了陸地，它們與某些真菌一起共生，形成地衣，這些地衣覆蓋在河湖海岸的巖石上，色彩斑斕。

圖27 某些原始浮游藻類可能已經(jīng)適應了淡水環(huán)境，開始在內(nèi)陸的淡水河湖中繁衍，同時也有一些地衣可能也登上了陸地，圖中水邊綠色的斑點可能就是這些生物（圖片來源：NASA）

圖28 現(xiàn)代巖石上的地衣 （圖片來源：wikipedia）

十一、大約4.5億年前

植物登陸了……地球逐漸變成了我們熟悉的模樣。