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从遥不可及的星辰,到近在咫尺的枕头,大到太阳系,小到饼干渣,尘埃无处不在。我们无时无刻不被尘埃所扰,但是离开它又不行,它可真是一个让人欢喜让人愁的小东西。本书作者带领我们横跨戈壁沙漠寻找化石宝藏、深入钻探南极洲的冰芯,最后深入我们家中的角落,来了一场“扬尘之旅”。
内容简介
尘埃,大自然的毫末之物,却从宇宙诞生之日开始,就影响着一切。就宏观而言,星系的成形、地球的诞生、生物的灭绝、城市的消失,大气的升温等都与尘埃脱不了干系。就微观而言,千奇百怪的尘埃竟然是无数微生物充满诗意的栖居地,也是多种疾病的罪魁祸首。细细观察,一沙一世界,它像《黑衣人》中猫咪的铃铛一样别有洞天。
汉娜·霍姆斯采访了诸多领域的专家,为我们奉献了一次令人心醉神驰的奇妙之旅。作者文笔清新,字里行间流露着对自然的孺慕与关怀,也诉说着“尘归尘、土归土”的偶然与宿命。
作者简介
汉娜·霍姆斯(Hannah Holmes),生于1963年,1988年毕业于美国南缅因州大学。科普作家、记者、评论家,作品常发表于《洛杉矶时报》《纽约时报》《国家地理旅游家》等刊物。美国探索频道(Discovery Channel)网站“现场报道”和“科学生活”专栏作家、美国国家公共广播电台(NPR)“地球生活”节目嘉宾,曾前往世界各地进行科学考察。除本书外,还著有多部科学与自然历史学作品:《盛装猿》(The Well-dressed Ape)、《怪癖》(Quirk)、《郊区的野生动物》(Suburban Safari)。现居缅因州波特兰。
精彩书评
★这是一部逸趣横生的轻松小品,读了本书之后,家中吸尘器里的绒毛都让你刮目相看。
——《新科学家周刊》
★汉娜·霍姆兹是备受瞩目科普作家,谁曾经想过尘埃这个题材可以如此耀眼?
——《科克斯书评》
目录
前言 地球新闻播报员 1
第 一 章 沙尘的世界 6
数量惊人的微粒
百分之一,万分之一……
不可或缺的小东西
人类与尘埃
聚众进袭
过去与未来
第 二 章 星辰的生死轮回 20
碎片的凝聚
遥想星际尘埃
孕育星球
太阳的成形
地球的诞生
第 三 章 轻巧神秘的星尘雨 38
遥远的旅程
造访地球
捕捉星尘的猎人
如获至宝
身世之谜
抽丝剥茧
星星的传承
第 四 章 恐龙灭绝与沙尘暴 60
洪荒时代
被掩埋的古老历史
制造沙尘
漫天狂潮
沙尘暴疑云
现场重建
第 五 章 腾腾上升的烟云 82
沙尘袭击
企鹅微粒
空气中的小生命
御风飞行
渡鸦的交易品
纵火成瘾
污浊上路
第 六 章 风中尘埃无国界 111
向东飘移的沙流
沙尘笼罩
尘埃猎人
空中河流
亚洲快递
落归异乡
小肯尼迪的悲剧
来自撒哈拉
全球一体
第 七 章 冰河与尘埃 135
南极冰芯
冰中微粒
弦外之音
沙尘的把戏
身世比对
风的影响
珍贵的冰芯
有待证实的学说
浮游生物的角色
硫粒子与二氧化碳
不能降雨的云朵
第 八 章 沙尘雨,直直落 162
加勒比海的滋养
绝地生命
海底电梯
神奇肥料
珊瑚瘟疫
青霉菌预报
呼吸道里的战争
愈小愈危险?
第 九 章 隔壁来的讨厌鬼 191
危险的结晶
与石棉比邻
顽强的石英粉末
煤尘杀手
生物微粒的侵扰
农场危机四伏
细小物体的巨大灾难
木乃伊的肺
意想不到的尘害
第 十 章 室内的隐形杀手 223
登堂入室
扫帚与吸尘器
" 伪"清洁用品
狡猾的爽身粉
烟雾弥漫厨房
温水里的房客
屠城木马
婴儿吸尘器!
霉菌部落
勤奋的尘螨
家中的尘埃生态圈
退化与进化
卫生假说
第 十一 章 回归尘埃 263
火葬的奇想
骨灰的创意去处
地球的可能结局
终极命运
延伸探索 网站相关资料 279
参考文献 287
精彩书摘
纵火成瘾
天空中原本就布满大自然的尘埃——沙漠尘埃、火山灰、海盐、树木的分泌物、生物的断肢残骸与硅藻等,同时天空也是一个充满人造沙尘的地方。
火苗是天空中黑烟的来源。很久很久以前,灵长类爬下树木,开始用力敲打岩石以制造火花,火苗熄灭后剩下一堆灰烬,岩石彼此用力撞击也会产生粉末。在南非,翻滚的岩石迸出火花,引燃一场草原大火,仍然是司空见惯的事。自从人类学会敲石取火,就懂得利用火来控制动植物供作己用。现在,人类是制造火苗余烬的头号来源。
在巴拿马共和国的巴拿马市,史密森热带研究中心的古植物学家多洛雷丝·皮佩尔诺(DoloresPiperno)专事研究远古的纵火行为。她是一位态度庄重的女士,留着短棕发,有一副坚毅的下巴。皮佩尔诺利用湖底一层层完好的烂泥巴,重建远古的环境。而且,她一点也不像环保人士一样对古印第安人抱持着浪漫情怀。
“他们是技巧高超的猎人兼采集者,”她说的是一万一千年前居住在中美洲及南美洲的古老祖先。“他们知道如何用火,来到这个地区之后就开始生火。”
砰的一声,她将笨重的证据放在实验台上。那是一块冷冰冰的烂泥,被塑料布和胶带裹成圆桶形。裹在层层外衣底下的是可以解开远古谜题的尘土——“植物硅酸体”(phytolith,亦称植石),字面的意思是“植物石头”。许多植物在叶片、果皮和种子外壳的细胞中制造细微的石头,可能是为了让毛毛虫之类的生物嚼食起来就像在吃玻璃碎片,借此阻止这类生物的掠食。当麦片麸皮刮过你的喉咙,皮佩尔诺说,那正是硅酸体造成的不适效果。
植物硅酸体具有五花八门的外形,从简化的蝴蝶到花朵,再到哑铃、高尔夫球、玉米仁,甚至是弯皱的意大利千层面等。许多硅酸体的大小为头发十分之一宽左右,但有些“千层面”可以是那大小的十倍,这对正在咀嚼的昆虫来说,一定就像在吃玻璃窗一样开胃。而且每一块小石头都带有独特的讯息,因为每一种形状都是由不同的植物制造的。植物硅酸体在微小有机物的周围形成,所以能根据放射性碳来测年。此外,当它们被火燃烧时会变成黑色。
因此,当皮佩尔诺从古代烂泥中分离出植物硅酸体,她可以清楚描绘出古代人民如何改变远古的土质。远在一万一千年以前,泥淖中充满了树木和灌木丛等森林植物的硅酸体,然后开始慢慢减少。到了大约四千年前,泥淖中完全找不到那些森林植物的硅
酸体——因为森林全被居民移平了。
那么,古代人民的居住地究竟发生了什么事?当森林后退,空地植物的硅酸体——莎草(sedge)和农作物进驻到这个地方。而且,通常这些硅酸体呈现黑色。皮佩尔诺说,四千年以前,这种农作物(现在已知是谷类)的硅酸体就固定出现在土壤中。被压扁的谷类硅酸体的数量与体积大小均持续成长,反映了作物被驯化的过程。从这些新的尘埃来研判,皮佩尔诺说,当时农业已经遍布全世界。而且为了清理耕地并将养分留在土壤中,这些农民每隔几年就会放火烧地。
然后,在消失了几百年之后,森林硅酸体突然又回到五百年前的泥淖之中。“当时西班牙入侵中美洲”,皮佩尔诺带着怜悯的笑容说,“这些放火烧地的农民都遭到屠杀了”。
然而,放火烧地的习俗仍然存在于温带以及热带的农业中。从非洲大草原到南美洲的森林,农民为了清理农田、牧场、新开发的道路以及乡镇,会习惯性纵火烧田。究竟有多少绿色植物燃烧产生的气体和烟灰进入空气中?这个问题仍存争议,因为科学家还在研究这个课题。例如,非洲大草原上的大火非常炽热,短时间就将草原燃烧干净。然而,在湿厚的森林中,火苗的温度较低,会因此产生更多的烟雾以及更复杂的化学分子,包裹着煤灰颗粒。再者,亚洲每年燃烧约一亿一千八百万吨的粪肥用来烹饪或取暖,燃烧粪肥也会产生浓浓的黑烟。
关于烟产量,一般推测认为,燃烧一平方英里(约2。6平方公里)的土地,每小时可以制造一吨半的烟灰颗粒。不过也有人认为速率可能是每小时20吨。不管是哪一种推测,数量都很惊人。从太空中看地球,浓烟显而易见,看起来就像喷射机拖曳过的痕迹,在数百公里的土地和海洋上曳入天空。
热带地区之外的植物对于人类频繁的燃烧行为没有防御能力。研究用火行为的历史学家斯蒂芬·派恩(StephenPyne)称纵火行为是“不知悔改的上瘾”,许多美国农民坚持在播下新种之前,必须依照古老的方法来清理前一年收割后留下的残株。后来由于对人类健康的疑虑,警告的声浪愈来愈高,最后终于在这个世纪开始减少放火烧地的行为。
另一项令人吃惊的烟灰来源是最北方的森林。加拿大和俄罗斯境内的森林占了全世界森林总量的五分之一。跟热带地区一样,许多北方的森林大火是人为纵火——在加拿大约占一半。而发生在遥远干燥森林的火灾往往不知原因。
在加拿大,或许在俄罗斯也一样,几乎所有的火灾都是“树冠火灾”。这种火灾的火焰温度很高,从土壤燃烧到树冠,比起只是在地面上延烧的火苗,能产生更多的浓烟,蹿到更高的空中。在特别干燥的一年,火灾甚至可以烧到森林底层一米深的地方,产生特别浓的烟雾。由于气候改变似乎让北方地区的气温急速上升,这些森林有可能变得更干燥,燃烧产生更大量的烟雾。
美国太空总署估计,草原大火、焚田与森林大火等天然或人为火灾,造成每年约1~12个得州般大的土地燃烧,摧毁20亿~110亿吨的植物,产生数百万吨的烟灰到空气中。假如火苗的热度将烟灰吹到对流层,烟灰可以传送到很远的地方。例如,来自墨西哥的浓烟曾经呛到北达科他州、威斯康星州和佛罗里达州的居民。加拿大的火灾浓烟则常常传到新英格兰甚至到路易斯安那州。
尽管受到严重的人为影响,森林和草原大火所产生的烟灰,仍然是天然的煤灰与有机物质。从第一株植物燃烧开始,一堆一堆煤灰就这样诞生了。
然而,战争引起的火灾,所产生的却不是自然的尘埃。当萨达姆·侯赛因(SaddamHussein)的军队从科威特撤退时,纵火焚烧613座油井的行为引发了战争道德上的争议。除了损失大量原油以外,火灾也制造出无数的煤灰和其他化学物质。一朵黑云在科威特
降下黑雨,后来还殃及邻近的国家。当火势蔓延,掩盖在浓烟下的地区,温度下降了十摄氏度之多。
猛烈的森林大火与恶意的战争火灾,都是戏剧性的火灾。但即使是我们每天为了民生起居而点燃的小火也在制造烟雾。每当我们点燃一根火柴、烧烤一块汉堡肉、生起一团营火,都在制造更多浓烟到空气中。
……
前言/序言
《星尘秘语:宇宙的微粒与生命的起源》 在一片辽阔无垠的宇宙中,存在着无数微小的粒子,它们无声无息地漂浮、碰撞、聚合,默默地书写着宇宙的壮丽史诗。这些肉眼无法捕捉的“尘埃”,却承载着最古老的秘密,它们是星辰的胚胎,是生命的基石,更是宇宙演化的关键推手。 《星尘秘语》将带领您踏上一场跨越时空的宏大旅程,深入探索那些最微小却又最强大的存在——宇宙尘埃。本书将以严谨的科学态度和生动的叙事方式,为您揭示这些渺小粒子所蕴含的惊人力量与深刻意义。 第一章:宇宙的原始尘埃——星云与恒星的摇篮 故事从宇宙诞生之初说起。在大爆炸之后,宇宙中充斥着炙热的等离子体。随着宇宙的冷却,质子、中子和电子开始结合,形成了最简单的原子,主要是氢和氦。然而,这些基本粒子并未就此安定下来,它们在引力的作用下,开始聚集,形成巨大的气体云,也就是我们所说的星云。 星云,这些浩瀚的宇宙“尘埃”海洋,是孕育新一代恒星的温床。在星云的深处,引力将物质拉扯得越来越紧密,温度和压力也随之升高。当核心区域达到足以引发核聚变的临界点时,一颗新生的恒星便诞生了,它如同宇宙中的灯塔,开始照亮周围的黑暗。 本书将深入剖析星云的成分,了解它们是如何在宇宙中分布的,以及各种类型的星云——从色彩斑斓的发射星云到幽暗寂静的暗星云,它们各自讲述着怎样的宇宙故事。我们将探讨星云的形成机制,以及星云的演化如何影响着恒星的诞生和星系的结构。您将了解到,即使是宇宙中最“虚无缥缈”的星云,也蕴含着构成未来一切的原始物质。 第二章:恒星的炼金术——尘埃的化学演化 恒星并非仅仅是发光发热的巨大火球,它们更是宇宙中的天然炼金炉。在恒星炽热的核心,氢聚变成氦,氦再聚变成更重的元素,如碳、氧、硅、铁……这些元素,我们赖以生存的物质,都诞生于恒星的内部。 当恒星走到生命的尽头,无论是壮丽的超新星爆发,还是温和的行星状星云喷射,它们会将这些在内部辛勤“炼制”出的重元素播撒到宇宙空间中。这些被恒星抛洒的物质,重新汇聚,形成了新一代的星云,其中富含着更复杂的尘埃粒子。 《星尘秘语》将带您进入恒星的内部世界,了解不同质量的恒星是如何演化,如何制造元素的。您将惊叹于超新星爆发的巨大能量,它不仅摧毁了一颗恒星,更将宇宙的“化学原料”散播至遥远的角落。我们将详细介绍尘埃颗粒的形成过程,从气体分子在寒冷空间中的凝聚,到金属原子在恒星外层区域的凝结,再到硅酸盐和碳质颗粒的形成。您将了解到,我们身体里的每一个原子,都可能曾经是某个遥远恒星的一部分。 第三章:行星的诞生——尘埃的汇聚与重塑 新一代恒星周围的星云,已经不再是简单的氢和氦,而是富含着金属、硅酸盐、碳等元素的尘埃。正是这些微小的尘埃颗粒,成为了行星的“种子”。 在年轻恒星的引力作用下,星云中的尘埃开始聚集。最初,它们是微小的颗粒,通过静电作用或范德华力相互吸引、碰撞。随着时间的推移,这些颗粒越滚越大,从小小的尘埃凝聚成毫米级的“雪球”,再到厘米级的石块,最终形成公里级的“星子”。这些星子不断地碰撞、合并,最终形成了我们今天所知的行星。 本书将生动地描绘行星形成的宏伟景象。您将看到,一片原本混沌的星云,如何在一双无形的手——引力的指引下,逐渐分化出行星胚胎。我们将深入探讨行星形成模型,例如星子碰撞模型和吸积盘模型,以及它们各自的优势和局限性。您还将了解到,为什么行星会沿着特定的轨道运行,以及尘埃在行星形成过程中所扮演的不可或缺的角色。从岩石行星到气态巨行星,每一颗行星的形成都离不开宇宙尘埃的默默奉献。 第四章:生命的火种——尘埃与有机物的联系 宇宙尘埃的奥秘远不止于此。在寒冷、黑暗的星际空间中,这些尘埃颗粒竟然成为了有机物诞生的温床。在尘埃颗粒的表面,气体分子可以吸附、反应,形成更复杂的有机分子,包括构成生命基础的氨基酸和核苷酸。 这些在星际尘埃上合成的有机分子,可以通过彗星和小行星等载体,被运送到年轻的行星上。它们的存在,极大地增加了行星上孕育生命的概率。可以说,生命的“火种”,可能就隐藏在这些来自宇宙深处的尘埃之中。 《星尘秘语》将带领您探索有机化学在宇宙中的奇迹。您将了解到,在极端寒冷的星际环境中,如何能够合成如此复杂的有机分子。我们将深入研究尘埃表面的化学反应,以及它们在有机物形成中所起到的催化作用。您还将了解到,科学家是如何在陨石、彗星甚至星际气体云中发现这些有机分子的,以及它们对理解生命起源的重要性。本书将为您揭示,我们所熟知的生命,或许并非地球的独有,而是宇宙尘埃传播生命可能性的有力证明。 第五章:地球的尘埃故事——从地壳到生命的馈赠 回到我们熟悉的地球,宇宙尘埃也深刻地影响着地球的形成和演化。地球本身就是由早期太阳星云中的尘埃凝聚而成。而来自太空的陨石、彗星和小行星,也持续不断地为地球带来了新的物质,包括重要的化学元素和有机分子。 这些来自宇宙的“访客”,不仅为地球带来了水和构成生命所需的关键元素,它们撞击地球时释放的能量,也可能在早期地球上扮演了重要的角色,促进了生命的诞生和演化。 本书将为您讲述地球的尘埃起源故事。您将了解到,地球的地壳、地幔和地核,是如何在早期阶段由吸积而成的尘埃物质分层形成的。我们将深入探讨陨石的成分分析,以及它们如何帮助科学家了解太阳系的早期历史和地球的组成。您还将了解到,彗星撞击对地球早期水和有机物的贡献,以及它们对地球生命起源可能产生的深远影响。从构成我们身体的铁,到我们呼吸的氧气,再到我们饮用的水,这一切都与宇宙尘埃的慷慨馈赠息息相关。 第六章:尘埃的未来——星系演化与宇宙探索 宇宙尘埃并非一成不变,它们在星系的形成、演化,甚至宇宙的最终命运中,都扮演着至关重要的角色。尘埃可以吸收和散射星光,影响着我们观测宇宙的方式;它们也是恒星形成的主要驱动力之一;在宇宙的晚期,当恒星逐渐消亡,宇宙中的尘埃含量将再次增加。 随着人类对宇宙的探索不断深入,我们对尘埃的了解也日益加深。通过天文望远镜,特别是红外望远镜,我们可以“看穿”尘埃的遮蔽,观测到隐藏在其中的宇宙奥秘。 《星尘秘语》将展望宇宙尘埃的未来。您将了解到,尘埃是如何影响星系的碰撞和合并,以及它们在星系演化中的作用。我们将探讨尘埃在星际介质中的循环过程,以及它们对宇宙化学成分演化的长期影响。最后,本书将目光投向未来,展望人类在探索宇宙尘埃方面的最新进展,以及这些研究将如何帮助我们更好地理解宇宙的起源、演化,甚至生命的本质。 《星尘秘语:宇宙的微粒与生命的起源》是一本关于宇宙最基本组成单元的百科全书,它将带您领略宇宙尘埃的宏伟与神奇,重新认识我们所处的这个由无数微粒构成的奇妙世界。这本书不仅仅是科学知识的呈现,更是一场关于宇宙、关于生命、关于我们自身起源的深刻哲学思考。阅读本书,您将不仅仅看到尘埃,更将看到星辰大海的壮丽,生命的起源,以及人类在浩瀚宇宙中的渺小与伟大。