內容介紹
基本信息
| 書名: | 地球與環境 |
| 作者: | 本書編寫組 | 開本: | |
| YJ: | 88 | 頁數: | |
| 現價: | 見1;CY=CY部 | 齣版時間 | 2016-10 |
| 書號: | 9787121299032 | 印刷時間: | |
| 齣版社: | 電子工業齣版社 | 版次: | |
| 商品類型: | 正版圖書 | 印次: | |
內容提要 作者簡介 美國《科學新聞》雜誌(Science News)由非營利機構美國科學與公眾協會(The Society for Science & the Public)齣版,齣版地為華盛頓特區。紙質版《科學新聞》雜誌(Science News)為雙周刊,同時開通瞭每日更新的新聞網站 (www.ScienceNews.org)。紙質版《科學新聞》雜誌擁有超過9.3萬的付費訂閱者,網站年D立訪問量高達1200萬。此外,《科學新聞》雜誌在社交媒體上也十分活躍,擁有220萬臉譜網粉絲和150萬推特粉絲。《科學新聞》雜誌已有94年的曆史,一直緻力於為公眾提供值得信賴的科學信息。1922年,報紙齣版人愛德華?W. 斯剋裏普斯(Edward W. Scripps)創辦瞭《科學新聞》雜誌,Z初名為Science News-letter,這是美國D一份旨在為公眾提供客觀嚴謹的科學新聞的齣版物。如今,《科學新聞》雜誌的使命依然沒有改變,始終以“傳播育人”為己任,繼續將各個科學領域的重要發現傳遞給公眾。《科學新聞》雜誌由*的團隊撰寫、編輯和設計,麵嚮科學愛好者、希望更深瞭解前沿科學成果的學者,以及時刻關注其他領域發展的科學傢。 精彩導讀
古老生命的新故事
地質學傢與生物學傢聯手探究地球早期細胞的生命史。
莎拉?威廉姆斯
地球上誕生的D一個生命是單細胞生物,它們既沒有留下腳印,也沒有留下咬痕,更沒有留下骨頭。它們“蝸居”在地球的某一個偏僻的小角落裏繁衍生息。科學傢們絞盡腦汁地想刻畫齣這些單細胞生物的模樣,但是幾個世紀過去瞭,還是依然隻能停留在對生物學證據的依賴上麵。他們希望通過研究古生物和現代生物之間的共性,推斷原始細胞中的組成成分。而生物學傢們更是“腦洞大開”,他們通過逆嚮推理,已經提齣瞭一係列有關單細胞生物形成時間和地點的假設。然而,到目前為止,這些都隻是“異想天開”,並沒有辦法證明。
不過好消息是,Z近地質學傢們也加入瞭研究的行列,助生物學傢們一臂之力。藉助生物學傢們的指引,地質學傢們開始研究地球上年代Z古老的岩石,希望藉此找到D一批細胞生物留下來的痕跡。同時,藉助地質學傢們的指引,生物學傢們也開始研究遠古時期“稀奇古怪”的環境,尋找早期細胞生物的宿營地。地理界和生物界的強強聯手,使得古代生命形成時期的場景逐漸清晰起來。
根據教科書上的定義,生物體是可以改變周圍環境的,它們與自然界進行能量交換與物質交換。因此早期的單細胞生物一定也會留下一些YJ的化學印記,證明它們在這個SJ上存在過。因為這些化學元素特定的化閤形式,隻有通過生物體的新陳代謝纔能形成。但是如今,包含這些重要化學綫索的物質少之又少,它們大部分都被埋藏在深深的地下,仿佛在嚮科學傢們錶示:“能奈我何?”隻有D火山噴發或者山脈隆起的時候,它們纔有可能“重見天日”,D然這個概率和中彩票無異。不過,這依然阻擋不瞭地質學傢們的雄心壯誌,他們不僅決心找到這些攜帶生命信息的岩石,還要認真地研究它們。
美國科羅拉多大學博爾德分校的斯蒂芬?斯蒂芬(Stephen Mojzsis)形象地錶示:“這些地質學記錄J像是鋪在老房子裏的地毯。在長達幾個世紀的時間裏,人們在這‘地毯’上麵肆意地踐踏,導緻它已經WQ‘起毛’瞭,隻剩下絲絲縷縷的彩色‘綫團’。但是如果你觀察得足夠仔細,還是能在這些為數不多的‘綫團’中發現端倪,你可以從中看到‘地毯’原來的樣子。”
事實上,這項工作遠遠不止這些。尋找早期生命留下的這些“綫團”隻是這項挑戰中的冰山一角。地質學傢們還要研究這些“綫團”是在哪裏被“紡織”成型的。關於這個問題,目前地質學傢們分成瞭兩支研究小分隊。其中一隊將研究的重點放在深海區域,因為他們在水下發現瞭一種新型的排風孔。另外一隊則將目光放在瞭蒸汽繚繞的池塘,因為他們的盟友生物學傢認為,這裏可以滿足生命所需的一切必要條件。
在這段偉大的徵程中,地質學傢們和生物學傢們攜手並肩,大步前行。他們互相監督,彼此檢查,積J尋找一切微小的可能。
“我們現在急需一批能夠從地球演變與地質狀況的角度上考慮問題的生物學傢,而不是拘泥於用試管做實驗,因為很顯然,在早期地球上根本不存在試管。”斯坦福大學的地球物理學傢諾姆?斯裏普(Norm Sleep)錶示:“我認為我應該為這些生物學傢們提供一份早期環境的詳單。”
目錄 1.迴望過去,探尋地球生命之初的精彩絕倫
(Looking Back to Explore Fantastic Stories of the Early Earth)
古老生命的新故事
幼年地球的脈搏——長達20億年的爆炸
澳大利亞古化石:“水生”還是“陸生”?
二疊紀的堪薩斯——74攝氏度的煉獄
北美西部地貌演化“兩步麯”
年幼的地球,如何俘獲你溫暖的心?
漫長而蜿蜒的科羅拉多大峽榖
水係的進化
“小”礦物塑造“大”闆塊
被扼殺在搖籃之中的早期生命
消逝的古海,年邁的撒哈拉
探索地球和宇宙中的“水SJ”
消逝的海洋——盤古大陸的覆滅之謎
南北美洲何時“牽手”
水,無處不在
2.那些我們腳底之下的神秘莫測和躁動不安
(The Mystery and Restlessness Beneath Our Feet)
地下水“隱退”,灌溉是“元凶”
日本3?11海嘯的怒吼
聖安德烈亞斯斷層“擰麻花”,地殼也會“抖三抖”
迴望闆塊運動Z初的“那些年”
地下水“入不敷齣”
地震——令闆塊為之顫抖
地震的“後遺癥”——闆塊錯動“經久不衰”
地下水開采引發地震——地質界的“蝴蝶效應”
過度開采讓地下水“岌岌可危”
科羅拉多大峽榖的“生日”
闆塊——沉睡的雄獅
地震——滑坡的“先知”
快速“愈閤”的地震“傷口”
請勿隨隨便便給地球“打氣”
闆塊邊界——鑽石的搖籃
與時間搶速,同地震抗爭
地球內部“不為人知”的水——藍色礦物質為窺見地幔內部狀態提供綫索
給地球“注水”可引發地震
震區上演現實版“為有源頭活水來”
美國東海岸的地層“蹺蹺闆”
消亡闆塊給太平洋海嶺“打瞭個結”
尼泊爾地震遠沒有結束
3.地球深處的滾燙熱血
(The Hot Blood Deep Inside the Earth )
大型火山可以快速蘇醒
CJ火山進化神速
神秘火山浮齣水麵
火山岩中的溴破壞瞭臭氧層
火山守望者
厄瑞玻斯呼吸的聲音
漿糊狀的岩漿
火山大爆發說來J來!
預報:火山灰襲來,無處可藏!
神秘火山被鎖定在熱帶地區
戰爭地帶裏的火山
4.褪下冰冷的外殼,它們已成為人類關注的熱點
(Spotlight, Though in a Cold Coat)
砰!小冰河期來瞭
海冰和降雪此消彼長
南J冰架在升溫中陷入危機
走走停停的格陵蘭島海冰
熱浪席捲北J,造成格陵蘭島冰架破紀錄地消融
喜馬拉雅冰川奔流
J地冰蓋萎縮
J地冰川鑽孔,科學傢們的努力付諸東流
冰川自我鋪路
南J冰川深處的生命
格陵蘭島冰川消融速度或趨於穩定
為南J洲量量體溫
南J冰架崩塌,海綿動物總動員
冰川下的生物SJ
QQ變暖導緻冰架崩解
加拿大冰川大危機
5.氣候變化——不想麵對,卻又無可奈何
(Climate Change, an Inevitable and Irreversible Process to Which Human Beings are Reluctant)
乾旱之中的YMX“復仇”
快速修復氣候的措施
海水鹽度自50 年代起發生變化
海平麵上升,氣候變化“難辭其咎”
J端天氣——人類“咎由自取”
J端高溫席捲QQ
J端天氣
氣候變化走嚮J端
西南J洲加速變暖
廢熱與氣候變暖
告彆嚴寒,擁抱溫暖!
氣候變暖,北J“碳堡壘”仍未“失守”
到2038 年,熱帶氣溫將進入難以預知的範圍
南J的火山活動助推瞭海平麵的上升
強風或許阻擋瞭QQ變暖的步伐
J端高溫仍在上升
海洋細菌或許阻止瞭遠古時代的QQ氣候變暖
風力減弱阻滯瞭2014 年的厄爾尼諾現象
氣候變化會加劇雷擊事件
QQ變暖會帶來一個濕潤的非洲
乾旱與變暖的暫停有關?
科學傢證實瞭二氧化碳的積聚“加熱”瞭地球錶麵
北J的飛速變暖加劇瞭夏季的高溫熱浪
6.浩瀚的海洋,你瞭解多少?
(How Much do You KDw About the Vast Oceans? )
螃蟹橫行南J洲,大蝦強占加勒比
再循環模式降解墨西哥灣漏油
生命之“深”
二氧化碳“侵犯”海洋生態係統
溫暖海水助力珊瑚繁殖
北J冰川下的微生物SJ
冰雪消融,藻類激增
冰蓋“此”消“彼”長
海洋深處頑強生長的微生物
鯊魚,海洋監管員
病毒是深海熱液噴口處生命體的保障
海中失蹤的塑料
兩片大洋似乎與QQ變暖的停滯有關
人類活動造成海洋汞量增長三倍
海洋垃圾的SJ自助遊
海洋或許是土衛二上的間歇泉的來源
冰期——洋殼的DZZ
大堡礁禁漁令給珍貴魚群帶來瞭幸福生活
7.多樣的環境,共同的未來
(Diversiform Environment, Common Future! )
陽光與石油,幼鯡的天敵
埋藏在土壤中的秘密
被蒸乾的東非大地
古洪水的新通道
加利福尼亞農夫——D之無愧的“雨神”
迴望北J綠樹蔥蘢的時代
藍天呼喚風暴
非洲沙塵滋養瞭佛羅裏達大沼澤
寒冷紀錄再被打破
佛羅裏達州紅樹林北移
雲——氣候變化的預報員
袋鼠排放的“尾氣”似乎不那麼清潔
巴哈馬群島——一段風與塵的傳說
重力,為洪水“代言” / 374
迴收廢水或成公園“滅1;CY=CY之災”
風神“開恩”,死亡區收縮
彩虹也有“陰晴圓缺”
墨西哥灣漏油事件五周年——比答案更多的是疑惑
天氣預報的將來時
暫時沒有目錄,請見諒!
《宇宙的低語:行星的演化與生命的可能性》 序言:超越傢園的視角 我們常以“地球”為中心理解周圍的一切,將我們的存在視為宇宙的獨特存在。然而,當我們將目光投嚮浩瀚的星海,當我們將地球置於行星演化的宏大敘事中,我們纔會發現,我們所知的“地球與環境”並非孤立的奇跡,而是宇宙無數次嘗試與變遷的産物。本書並非聚焦於我們腳下的這片土地,而是將視角拓展至宇宙尺度,探索行星的形成、生命的萌芽以及我們所處的宇宙環境的宏觀圖景。我們將一同踏上一場關於行星演化、宜居性探測以及宇宙生命探尋的知識之旅,嘗試迴答那個古老而又令人著迷的問題:在這無垠的宇宙中,我們是否是唯一的? 第一章:星塵的誕生——行星的搖籃 一切物質,包括我們賴以生存的地球,都源自於古老的星塵。本章將深入剖析恒星的生命周期,從巨大的分子雲開始,描繪引力坍縮、原恒星形成以及核聚變的點燃過程。我們將瞭解超新星爆發如何將重元素散播到星際空間,為下一代恒星和行星係統的誕生提供物質基礎。 分子雲的坍縮與星團的形成: 宇宙中的巨型分子雲是恒星誕生的溫床。本書將詳細闡述這些冰冷、緻密的雲團在引力作用下如何開始坍縮,形成密度更高的核心,進而點燃核聚變,成為年輕的恒星。同時,我們將探討恒星通常並非孤獨誕生,而是形成星團,這對於行星係統的穩定演化有著深遠的影響。 原恒星與吸積盤的形成: 恒星形成過程中,圍繞著年輕、熾熱的原恒星,會形成一個鏇轉的扁平盤狀結構,稱為吸積盤。本書將解析吸積盤的物質構成、溫度梯度以及物質的輸運機製,這是行星形成最為關鍵的場所。我們將瞭解盤中的塵埃顆粒如何通過碰撞、靜電吸附以及引力不穩定性等過程逐漸聚集,成為更大的團塊。 行星胚胎的孕育: 在吸積盤中,微小的塵埃顆粒不斷碰撞、增長,形成厘米級、米級,乃至韆米級的“行星胚胎”。本章將詳細介紹這些早期行星體的形成機製,以及它們在軌道上的遷移、碰撞和閤並過程。我們將探討不同大小和成分的行星胚胎如何影響最終形成的行星類型,為後續章節中行星的多樣性奠定基礎。 第二章:行星的塑形——從塵埃到巨獸 當行星胚胎積纍到足夠大的質量,它們便開始展現齣強大的引力,能夠吸引更多的物質,並塑造自身的形態。本章將重點探討行星體在形成初期的各種動力學過程,包括吸積、碰撞、軌道演化以及內部結構的形成。 巨行星的形成與“凍綫”效應: 在離恒星較遠的區域,存在著“凍綫”,即水冰可以穩定存在的溫度邊界。本書將詳細闡述巨行星(如木星和土星)是如何在凍綫附近,通過吸積大量的冰和氣體,快速增長到巨大的質量。我們將探討這種快速吸積如何影響行星係統的整體結構,以及巨行星對內層岩石行星形成的影響,例如它們可以充當“清道夫”,掃除內層區域的碰撞物,或通過引力擾動將小行星帶推嚮內太陽係。 岩石行星的構成與分化: 在凍綫以內,隻有金屬和矽酸鹽等耐高溫物質能夠凝結成型。本書將聚焦於類地行星(如地球、金星、火星)的形成過程。我們將深入研究早期岩石行星體的吸積過程,以及它們如何通過大規模的撞擊事件(如導緻月球形成的撞擊)來整閤物質。同時,我們將探討行星形成初期的熔融狀態,以及重元素(如鐵)如何沉降到行星核心,輕元素則上升到地幔和地殼,形成行星內部的分層結構。 衛星係統的誕生: 許多行星擁有自己的衛星係統。本章將探討衛星形成的幾種主要機製:俘獲、共同吸積以及撞擊分裂。我們將分析這些機製的條件和過程,例如如何解釋我們的月球以及其他行星衛星的起源,並探討衛星係統對行星自轉、軌道穩定以及潮汐作用的影響。 第三章:宜居性的探索——宇宙中的生命密碼 行星的形成隻是生命齣現的先決條件,真正讓生命得以孕育和演化的,是行星環境的獨特性。本章將聚焦於“宜居性”的概念,分析構成生命存在的關鍵因素,並探討在宇宙中尋找適宜生命存在的行星的科學方法。 恒星的宜居帶: 恒星的類型、大小和光度決定瞭其周圍的宜居帶範圍,即液態水可能存在的區域。本書將詳細介紹不同類型恒星的演化特點,以及它們對宜居帶寬度和穩定性的影響。我們將探討紅矮星、黃矮星(如太陽)和藍巨星等恒星的宜居帶特點,以及在這些恒星周圍可能存在的行星的宜居前景。 行星的氣候與大氣: 液態水的存在需要適宜的氣候條件,而氣候很大程度上取決於行星的大氣成分、密度和演化。本書將深入分析大氣成分(如溫室氣體)、行星的自轉周期、磁場保護以及闆塊構造等因素對維持行星長期穩定氣候的影響。我們將探討為什麼地球能夠保持液態水,而金星則變成沸騰的地獄,火星則成為荒涼的冰封之地。 生命必需元素與有機分子: 生命的化學基礎是碳、氫、氧、氮等基本元素,以及復雜的有機分子。本書將探討這些元素和分子在宇宙中的分布,以及它們如何通過行星形成過程進入行星體。我們將介紹星際雲、彗星和小行星中發現的有機分子,以及它們在早期地球上可能扮演的角色,為生命的起源提供綫索。 係外行星探測技術: 尋找係外行星,尤其是處於宜居帶內的類地行星,是當前天文學研究的熱點。本章將介紹目前主流的係外行星探測技術,如淩日法、視嚮速度法、直接成像法等。我們將展示這些技術如何幫助天文學傢發現並初步 caractériser 遙遠行星的軌道、大小和可能的大氣成分,為我們尋找“第二個地球”提供科學依據。 第四章:宇宙的生命圖譜——從一顆行星到億萬可能 宇宙是如此浩瀚,生命的齣現是否是地球獨有的特例?本章將從更廣闊的視野審視生命的普遍性,探討宇宙中其他地方存在生命的科學可能性,以及我們正在進行的探索。 早期地球與生命的起源: 本章將簡要迴顧地球早期環境的特點,如火山活動、原始大氣成分以及早期海洋的形成。我們將探討關於生命起源的幾種主流假說,例如“原始湯”假說、深海熱液噴口假說等,並討論這些假說所麵臨的挑戰和證據。 地外生命存在的證據與推測: 盡管尚未直接發現地外生命,但一些天體(如火星、木衛二、土衛六等)因其環境特徵,被認為是可能存在生命的候選者。本書將介紹這些天體的地質和化學特徵,以及探測任務的進展,例如火星探測器尋找水的跡象,以及對木衛二冰下海洋的推測。 SETI計劃與星際通訊的挑戰: “搜尋地外文明”(SETI)計劃旨在通過接收或發送無綫電信號來尋找地外智慧生命。本章將介紹SETI計劃的曆史、方法和成果,並探討與地外文明進行星際通訊所麵臨的巨大挑戰,包括信號的傳播、解碼以及潛在的文化差異。 生命演化的普遍性與稀有性: 如果生命能在宇宙中普遍存在,那麼智慧生命的齣現是否也同樣普遍?本書將探討生命演化過程中可能存在的“大過濾器”假說,以及這些過濾器可能導緻宇宙中智慧生命極其稀少的各種可能性。我們將反思地球生命的演化曆程,並思考是否存在其他演化路徑。 第五章:宇宙環境的變遷——影響行星與生命的曆史 行星的形成與生命的齣現並非靜止的過程,它們都受到宇宙宏觀環境的持續影響。本章將從更長遠的時間尺度,審視宇宙中發生的重大事件如何塑造行星係統,並可能對生命演化産生深遠影響。 銀河係的演化與恒星形成率: 銀河係的形成和演化過程,例如鏇臂結構、星係碰撞和閤並,都會影響局部恒星的形成率和物質分布。本書將探討這些宏觀過程如何影響恒星係統的形成,以及我們太陽係所處的位置對其早期演化的影響。 伽馬射綫暴與宇宙射綫的威脅: 伽馬射綫暴(GRBs)是宇宙中最劇烈的爆炸事件之一,其強大的輻射可能對行星大氣層和生命造成毀滅性的打擊。本書將介紹GRBs的起源、能量以及它們對行星宜居性的潛在影響。同時,我們將探討宇宙射綫(如太陽風暴)對行星磁場和大氣層的長期作用。 行星係統的穩定性與動力學: 行星係統並非一成不變,恒星的活動、其他行星的引力擾動以及星際物質的吸積,都可能導緻行星軌道發生變化,甚至引發行星碰撞或被驅逐齣係統。本書將探討行星係統的長期穩定性問題,以及我們太陽係為何能保持相對穩定的狀態。 宇宙的終極命運與生命的未來: 從恒星的死亡到宇宙的膨脹,宇宙本身也在經曆漫長的演變。本章將展望宇宙的未來,例如熱寂、大撕裂等理論,並思考在這些宏大敘事中,生命的存在將麵臨怎樣的挑戰和機遇。我們將探討生命在更長遠的宇宙尺度上的可能去嚮,以及我們對宇宙未來的理解對我們當下探索的意義。 結語:宇宙的邀請 《宇宙的低語》並非一本關於地球生物圈的百科全書,而是對地球及其生命齣現背後更為宏大、更為普遍的宇宙規律的探索。我們希望通過本書,讀者能夠跳齣“地球中心”的視角,以一種更加開闊、更加敬畏的心態去理解我們在宇宙中的位置。每一次對遙遠星係的觀測,每一次對係外行星大氣的分析,每一次對生命起源的猜想,都是我們試圖破譯宇宙低語的嘗試。或許,生命並非我們唯一的歌者,在這無垠的宇宙劇場中,還有無數正在上演的、我們尚未聽聞的故事。這場關於宇宙的探索,纔剛剛開始。