【宇宙洪荒】 地球生命形成的奧祕

 |2021.10.17
990觀看次
字級
如果沒有板塊構造,地球會成為無人居住的炙熱星球。圖/123RF

文/本報綜合報導

從微生物到有袋類動物,地球上充滿各式各樣的生命體,但即使地球上所有生物都消失了,地球也還是有生命。熔化的內核在騷動,釋放出包裹整個地球的磁場,火山噴湧出氣體,新生的岩漿流淌鑄就新的土地。地球表面是由一塊塊拼圖構成的,那麼一大塊堅實的陸地板塊相互推擠、摩擦與碰撞,在這劇烈的活動中,山脈拔地而起,使地球的面貌煥然一新。

地球並不僅僅是生命體的容器,其自身就是活生生的存在。地球的地質代謝,特別是地殼的板塊活動,成為生物體可居住星球的一大原因。如果地球是宇宙空間中的一塊冰冷、堅硬、極少活動的石頭,我們所知的生命體大概就不會存在地球上,至少目前地球上,地質和生物是並存的。


板塊構造與地質現象

所有星球中,地球是唯一有板塊構造的星球,也是一個生命體可存活其上的星球。天文學家曾在太陽系以外發現了成千上萬個星球,其中一些可能具備生存條件。板塊構造有助提升生命體存活的可能性,尤其是複雜的有機體。

然而,地球並不是唯一有地質活動的星球。BBC報導,雖然月球和火星沒有板塊構造,但在月球和火星分別有「月震」(moonquakes)和「火震」(marsquakes)的地質現象發生。木星的幾個衛星都具有活躍的火山活動和間歇泉。而水星具有磁場,這意味著至少水星內核一部分是熔化物質。甚至一度被認為是沉靜冰雪世界的冥王星,也充滿了高聳的冰川雪原,其地貌的多樣性超乎科學家們的想像。

不過,地質活動與板塊構造仍是兩個概念。地球是太陽系中唯一一個外殼如破碎的蛋殼般分裂為若干版塊的星球。這些堅硬的地殼版塊深達幾百公里,漂浮在可延展的地幔(malleable mantle)之上。地殼版塊可移動、可漂浮,因而地球表面的形狀一直在變化,這些對地球生命體的存在都具有至關重要的作用。


二氧化碳與地表溫度

地殼活動過程將碳從地球表面帶入帶出,調控著大氣中的二氧化碳含量。二氧化碳是一種溫室氣體,如果大氣中含有過多二氧化碳,就意味著溫度過高。美國耶魯大學地球物理學家是永淳表示,如果地球表面溫度持續上升,最後地球就會變得像金星一樣,而如果地表溫度過低,所有熱能都遠離地球,那麼地球上將會過於寒冷,不適合人類居住。

因此,碳循環(carbon cycle)像一個地球恆溫器,在必要的時候自作調整。氣候變暖會造成多雨的氣候特徵,雨水有助於帶走大氣中的二氧化碳;而當二氧化碳氣體溶解於雨滴中,落在裸露的岩石時,雨水和岩石之間則會發生化學反應,釋放出碳元素和礦物質。

板塊構造在碳循環的每一過程都發揮了作用,在板塊運動中形成的山巒會將大氣向上輸送,當大氣冷卻、凝結之後,又會形成雨滴,吸收大氣中的碳元素。雨水流入河流和小溪,最終匯入大海,在此過程中碳元素會形成碳酸鹽岩和貝類等有機生物。



火山活動與生物進化


地球生命體的形成,火山也發揮了作用。美國地球物理學家布拉德‧福利(Brad Foley)說,版塊運動使得火山長期保持活躍,如果火山沒有將二氧化碳送回大氣層,地球將會變得非常冰冷,甚至封凍住。

維持溫暖的氣候條件對地球的可居住性至關重要。研究顯示,侵蝕和風化過程促使岩石釋放出銅、鋅和磷等,並將它們帶入大海中。這些是浮游生物等有機生物的重要營養物質。也有證據顯示,在地球上侵蝕作用發生較少的時期,海洋中的營養元素相對減少,伴隨發生的是大規模物種滅絕。

在大陸板塊挪動的過程中,板塊構造也可能創造多樣的生態環境,促進生物進化。數百萬年來,大陸板塊在地球表面漂移,從一個氣候帶漂移到另一個氣候帶。如果沒有板塊構造,地球就不會有如此多樣的地理面貌,提供如此廣泛的棲息環境。


海洋與磁場因素

板塊構造也與大洋底部(ocean floor)的深海熱泉密切相關。在一個板塊的邊緣,海水會從縫隙中侵入,侵入的海水會被岩漿加熱至幾百度以上,而滾燙的熱水則會被再次釋放入海水之中。人類首次發現深海熱泉是在20世紀70年代,深海熱泉是生態多樣性的來源;也有科學家認為,是類似的熱泉活動為地球帶來第一批生命體。

板塊的長期運動也影響著地球磁場。地球磁場就像一塊盾牌,使大氣層不被太陽風(solar wind)吹走。大氣層是生命體存活的另一必要元素。地球磁場因地球熔化內核中鐵元素的攪動而產生,這種激烈的攪動是由對流運動引起的,在對流運動中,溫度較高的液體上升,溫度較低的物質沉積。地球的內核中是否發生對流運動,對流運動是否產生磁場,取決於地球的冷卻速度。

板塊運動對地球生物的重要性不言而喻,處於宜居帶,有液態水,這是生命體得以在任何一個星球上存活的最重要條件。除此以外,就要看板塊構造如何發揮作用了,地殼將碳元素鎖在內部,再通過火山活動釋放出碳元素。然而,這種碳循環的發生,可能因持續的時間不長,使得星球的可居住時間變短。因此,研究者們認為,板塊構造在生命體的出現確有貢獻,但未能斷定它對生命體是絕對必需的。

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

App

聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.