一、地球:宇宙中的一颗尘埃
1.地球只是宇宙中的一个小分子
地球是人类的摇篮,它是太阳系形成过程中产生的,这一事件大约发生在距今46亿年以前。地球形成后最初的10亿多年,是无生命时代。距今35亿年前,通过地球的化学演化,原始生命才产生出来。这些原始生命体,就是人类最远古的祖先。
太阳为我们的地球这个美丽的家园提供了能源,注入了活力。太阳是离我们最近、与我们关系最密切的恒星,它以灿烂的光芒普照天际。在它强大的引力作用下,九大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星以及它们的卫星,成千上万的小行星、彗星,亿万颗流星体,无数的行星际物质,都围绕着它不停地运动,由此组成了以太阳为中心的太阳系。
然而,太阳系也仅仅是银河系中小小的一员,它位居银河系的一个旋臂附近,离银河系中心约有33000光年。银河系内约有1000亿颗以上的恒星,还有数千个星团,包括疏散星团和球状星团。由十几颗至几千颗恒星聚集一起所形成的疏散星团大多分布在银河面附近,结构比较松散,其成员比较年轻;球状星团则包含成千上万颗较老的星,它们大多离我们较远。银河系内所有的成员都围绕着银河系的中心绕转,也就是说,整个银河系在自转。除了自转以外,银河系还以每秒21千米的速度朝着麒麟座的方向飞驰。
在辽阔的宇宙之中,除了银河系以外,还有近百亿个与银河系相似的星系,人们把它们叫做河外星系或河外星云。成千上万的星系又组成不同的星系团和更大的超星系团。我们所认识的宇宙已诞生了150亿年,但是在宇宙无限的时间长河中,它还很年轻,充满了活力。
由此可见,在浩瀚的宇宙海洋中,我们的地球是多么普通,多么渺小,简直连“沧海一粟”也算不上,不过是广袤无垠的宇宙中一粒小小的微尘。
2.不识地球真面目,只缘身在地球中
人们常赞美夜空中高悬的明月,歌颂她的圣洁、美丽与安详。然而,如果你站在月球上仰望地球,就会发现我们居住的这个星球更是魅力无穷:在深邃的夜空中,一轮蓝色的明亮星球冉冉升起,她身披色彩斑斓的纱裙,宁静、庄重而落落大方。那蓝色是海洋,白色是云层,若隐若现的棕色、绿色则是大陆和山峦。
从宇航员在太空中所拍摄的照片上看,蓝色球体的地球悬浮在茫茫太空中,无异于普通球体。只是隐约可见的少有几个地球奇迹才提醒宇航员:黑色天幕下的那个球体是我们人类的家园。那几个地球奇迹之一就包括我们中国的万里长城。
3.宇宙对地球上人类的恩惠
我们地球人生活在这颗圆圆的太阳系第三颗行星--地球上,地球是我们的故乡,它给我们衣、食、住、行以依托,我们因此称地球为我们的生存之母。与此同时,人们也没有忘记与此对应的另一星球--太阳这颗恒星给以人类的恩惠,可以说,太阳是万物之本,是万能之源。
因此,地球人自古就崇拜太阳,祭祀太阳。“万物生长靠太阳”道出了地球大气层内事物的本质。人类得以生存的三要素--光、水、氧气也都得益于太阳,没有太阳光,万物都不会生存。植物没有光合作用,就不会生产粮食,也不会释放出氧气,如果大气层氧气枯竭,则人类不复存在。因此,太阳为天,地球为地,养育了千千万万不同肤色的民族和人类,造就了林林总总的物种和自然生存链。然而,就在我们惊叹大自然鬼斧神工之际,切不可忘记宇宙时空和地球大气外空--即太空给以地球人类的另一种恩惠。这空空如也的太空中,充满了宇宙场,充满了宇宙射线,充满了能量,也充满了万有引力场。如果利用得当,宇宙飞船就可利用各星球间的引力而进行宇宙飞行节省能量;除此之外,太空的微重力环境,无大气,无菌环境对人类进行某些试验,制造某些地球上的稀有元素是难得的场所。此外,太空中的特殊环境,说不定将来还会成为人类赖以生存的场所或宇宙飞行的中继站。目前俄罗斯的“和平号”空间轨道站就是进行这方面试验的典范。此外,经过太空环境培育过的种子,送回大地就会产生新的优异品种,个大、味美、抗病。可见太空是人类生存需要开拓的新领域。
据《生活报》1997年7月24日报道,利用太空育种,2000年吃太空蔬菜不稀奇。所谓太空育种,就是说将蔬菜种子搭乘人造卫星遨游太空后返回黑土地,进行种植,结果将会丰产。报道说:早市上,人们有时会见到一种比通常青椒大出1~2倍的青椒,叫卖者称之为“太空椒”.那真的是在太空遨游过的青椒吗?黑龙江省农业科学院园艺研究所生物技术研究室研究员21日证实了这一说法。研究员介绍说,太空蔬菜是空中诱变技术的产物。1987年他们与中科院遗传所合作,将茄子、青椒、黄瓜、西瓜等七八种植物的种子搭载到我国第一颗返地人造卫星上,当年10月份在太空遨游了170多个小时后的种子回到了黑龙江。在太空经过高辐射等与地表环境截然不同的外界刺激后,种子的表皮、细胞、遗传等方面发生了变化。经试验,这种种子到第四代遗传表现开始稳定,而常规育种需七八代才能开始稳定。未经搭载的青椒平均每个重90克,而空间诱变的青椒平均每个重200克,而且抗病性、抗灾性较强,Vc含量和可溶性比对照组青椒高出20%.研究员邓立平说,1990年、1994年、1996年他们又进行了继续搭载,在太空停留时间最长的种子已有14天,最短的也有5天。目前他们培育的太空诱变的种子,已被全国各地种植。预计2000年之后,人们即可普遍吃到太空青椒、太空番茄、太空黄瓜、太空茄子等。
另外,太空香瓜也投放在哈尔滨市场。这批香瓜种子是经过太空“镀金”,地面结果的。据哈尔滨工业大学高科技园区航天育种实验基地人员介绍,这批香瓜种子于1995年10月搭乘返回式卫星,发射到太空,进行“镀金”15天,然后利用太空的微重力、高真空、强辐射等条件对种子进行异化处理,进而优化。当返回地面时进行种植,从而培育出高产、抗病性强的香瓜。这种瓜个个饱满,又甜又脆。至今为止,哈尔滨市有关部门已种植出太空椒、太空番茄、太空香瓜。专家们还在对第二代香瓜进行试验,明年可望结果。
如此说来,太空又是人们育种改良的极好场所。难怪1996年在北京召开的第47届国际宇航大会,会议标题就是“向太空要效益”.这种提法是准确的,太空有能量场、射线、强辐射等,故可利用其进行太空通信、宇宙航行、农业育种、生物工程等研究,前途无量。
4.太空资源:人类未来生存、发展的希望
宇宙太空有蕴藏极为丰富的矿物资源。在宇宙恒河沙数般的天体中,有很大一部分也和我们地球一样是由已知的一百多种元素组成的,只是它们的组成比例不尽相同。
众所周知,黄金是世界上最贵重的金属之一,原因在于它稀少、难开采。据测算,地球表层共有黄金10万吨,若以每年开采1000吨计算,用不了100年金就被挖尽了。于是,一些富有远见的科学家已开始把眼光转向了浩瀚的太空。美国、英国与欧洲经济共同体联合发射的一颗国际紫外线探测卫星,探测到位于双子星座以东、狮子座以西的巨蟹座中,有一颗明亮的星,大小约为太阳的3倍。科学家研究表明,这是一颗由黄金构成的星球,黄金储量竟达1000亿吨,是地球含金总量的100多万倍。不久前,科学家们又在接近地球的轨道附近发现了一颗金属小行星,上面竟也蕴藏着1万吨的黄金和10万吨的白金等稀有金属,总价值达上万亿美元。尤其令人振奋的是,它距离地球仅仅有1000万公里,这对于已进入太空几十年的人类而言,可谓垂手可得。
天文学家们发现,在银河系星云中有大量金刚石微粒,数以10亿吨计,从质量上讲跟行星质量相等。
距地球7.7亿多公里、比地球质量大318倍的木星,经宇宙飞船观测表明,它不同于太阳系内那些体积较小、密度较大、岩石结构的行星,它是一个体积庞大且快速旋转的液氢集团,由74%的氢元素组成。它的24000公里深处温度为11000℃,压力高达300万个地球大气压,此时液态氢已变成能导电的液态金属氢。探测显示,液态金属氢形成一个大内球,直径约为100000公里,占去木星大部分质量。更为重要的是金属氢有许多不可思议的性质,因而用途广阔。由于金属氢的密度为固态氢的6.3倍,为液态氢的7.9倍,因而具有很高的氢贮存量,如用它作火箭的燃料,则庞然大物的火箭要小得多。利用金属氢可制造体积更小、威力更大的热核武器,同时金属氢的获得将有利于受控核聚变的实现,以取得大量廉价而无污染的能源。
就在月球、火星、金星这些邻近的天体上,也存在丰富的矿产资源。在太阳系中,月球离地球最近。人们在跃上这块连简单生命也没有的荒凉天地之后才发现,月球拥有丰富的物质资源。例如,地球上相对稀少的稀土元素,在月球上则要丰富得多,以致在月球上可以找到一些地球上没有的含稀土的矿物。人类要想在月球上生活,最关键的技术是如何获得氧气。而月球岩石中含有多种氧化物,如硅酸盐、氧化铁、氧化钛等。如果能成功地分解这些氧化物,便可获取氧气。
小行星带上的许多行星,也蕴藏着极为宝贵的矿产资源,比如小行星1986DA,就含有价值7000亿英镑的铂、700亿英镑的金。
浩瀚的太空有许多秘密还不为人类所知,太空资源的丰度到底有多大,现在还无法测定。然而仅从以上所述而言,我们就可以得出结论;如果说地球陆地资源是人类生存和发展的第一希望、海洋资源是人类生存和发展的第二希望的话,那么太空资源则是人类生存和发展的第三希望,也是最大的希望、最后的希望、永恒的希望,太空是人类未来生存和发展的广阔天地。
三、宇宙,时刻影响着地球
1.飞来的横祸--星地相撞
1994年7月,一颗被人类命名为“苏梅克--利维”的彗星以每小时20万公里的速度轰然冲向木星,其冲击的能量相当于地球上核武器能量总和的1000倍。人们自然会想到,同样的灾难会不会降临到地球上?或者说,在地球46亿年的悠久历史中,是否曾有过这样的灾难降临?
在人类有记载的短暂的几千年历史中,地球上没有出现过类似的大碰撞,但小的碰撞和爆炸是有的。即使是这些小的灾难,也令人类感到吃惊。在西伯利亚中部有一个宁静的小村庄,名叫通古斯。1908年6月30日早晨7点,这个小村庄东南部地平线上方突然出现一个火球,那火球比正在升起的旭日更为耀眼,明亮的蓝光划破晴朗的长空,在村子西北面的一个地方爆炸了。这次爆炸的规模在人类历史记载中是空前的,估计相当于700个广岛原子弹的核爆炸能量。
这一耀眼的爆炸物在方圆几百公里都能看到,爆炸声在1000公里之外都能听到。远处的目击者报告,首先看到的是浓烟和火柱,继之为一朵蘑菇云,高达20公里。距爆炸地点60公里处的一个农民被热浪烧伤,一阵热风把他家的楼梯抛起并落到9米远的地上。热风的冲击波两度环绕全球。爆炸的溅射物一连两个晚上都在北欧上空闪闪发光。大量燃烧的碎屑在约两周后落到美国加利福尼亚,全球上空大气透明度因此显着降低。这次爆炸的中心处在荒无人烟的地方,因而对人类没有造成巨大危害,但毁坏了1600平方公里的森林。
科学家们经过调查,认为这很可能是一颗彗星迎头撞入了地球。这颗彗星很小,估计彗核直径仅40米,甚至有可能只是一颗彗星的残片。就是这样一个小东西撞入地球都产生了这么大的能量,如果是一颗直径在1公里甚至10公里以上的天体呢?彗星撞入地球,不仅产生巨大的爆炸力,引起气候在短期内巨变,而且,如果彗星落入海洋,还会“毒化”海水。因为彗星的彗核中可能含有大量的氰化物,这是一种剧毒物质,它在海水中的迅速溶解,给海洋生物带来的灾难是致命的。由于地球表面海洋占大部分,彗星落入海洋的可能性更大。
除了彗星,另一种可能撞入地球并给生物带来灾难的是小行星。
顾名思义,小行星就是质量和体积都很小的行星。在太阳系的火星和木星之间有一个小行星带,那里被正式命名的小行星有2200多颗,成为一个庞大的小行星家族。
地球附近空间的固体小天体撞击地球的可能性是不算小的。目前,穿越地球轨道的小天体共有大约1300个,每百万年撞击地球的次数为3.2次。小天体的大小与发生碰撞的频率成反比。例如,一个直径10公里的小天体大约6000万年到1亿年与地球相撞一次,1公里~2公里直径的小天体平均约几百万年冲击地球一次。当时间尺度为几千万年或更大时,小天体与地球相撞的频率是比较高的。
小行星撞击地球后会对地球产生哪些影响呢?一般来说,小行星撞击地球后,首先在撞击处形成一个大陨石坑,某些地面物质被粉碎成尘埃并被抛向高空,有可能最终散布于全球。在相当长的时间内,这个尘云妨碍了太阳光到达地面,进而影响到气候的变化、地质结构的变化以及生物的生长和灭绝。小行星本身物质在撞击过程中也会部分地溶化和汽化,它所具有的一些特殊元素和同位素成分与地球物质混合,使地球在这一时期形成的岩石中某些元素和同位素的成分发生异常。
1979年,科学家在意大利中部的一个地层中发现了一层1厘米~2厘米厚的红褐色粘土,这层粘土是在大约6500万年前的一个很短的时间内沉积的,其中的铱含量显着异常。地球土壤及岩石中所含的铱是很少的,可这一层粘土中的铱含量比地球上铱的正常含量高20~200倍。
后来,又在世界许多地方发现这个时期沉积的地层铱含量异常。科学家们知道,宇宙空间的天体及尘埃中含有大量的铱,所以推测,在6500万年前,有一颗直径约10公里的小行星撞击了地球并发生大爆炸,爆炸的热浪把大量的宇宙物质和地球物质的混合物冲击到大气层中,并弥散全球,一段时间后,地球表面冷却,尘埃降落到地表,从而形成了一层铱含量特别高的薄薄的地层。