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億萬年的滄海巨變

作者：江氏小盜龍 / 編輯：Alicia

我們計算時間時習慣于用 " 秒 "、" 分鍾 "、" 小時 "，" 年 "、" 月 " 就已經是相當長的時間單位了。但對于研究宇宙和地球曆史的科學家來說，百萬年才是起步，" 世 " 和 " 宙 " 則是常見的計量單位，這些計量單位屬于" 深時 "，" 深時 " 代表着過去、現在和未來。

時間對這個星球的一切産生着或多或少的影響

例如我們熟知的 GPS

它的運行也要考慮地球引力引起的時空扭曲

以此來校準其時鍾

（圖：《深時之美》）▼

在 137.7 億年前——那個時候沒有地球，沒有太陽系，也沒有浩瀚的宇宙，隻有一個奇點（Singularity）——然後奇點爆炸了。爆炸引發了快速膨脹，而我們的宇宙就在膨脹中誕生了，時間也從此開始。

當天文學家用哈勃空間望遠鏡觀測宇宙中更遙遠的地方時，他們看到的其實是更久遠的過去，當你擡頭仰望星空的時候，你看到的也是星系或者恒星曾經的樣子，距離變成了時間。

我們看到的各種恒星、行星和星系

是它們在過去某個時刻的樣子

它們發出的光可能已經穿行了很長時間

（圖：《深時之美》，滑動查看）▼

1997 年，天文學家觀測到了一顆名爲 1997ff 的超新星爆發，這場炫麗的爆發代表着 110 億年前這顆恒星的死亡，那個時期太陽系還沒有誕生呢，1997ff 也成爲我們能夠觀測到的原古老的超新星。

哈勃深場圖像中的超新星 1997ff

（圖中方框中心紅點）

在 1997ff 爆發 65 億年後，太陽系誕生，其中的一塊微小的碎片在漂浮了 46 億年後，于 1795 年 12 月 13 日降落在約克郡的一片田野中，它成爲英國最大的隕石，也是太陽系形成的見證者，同樣見證了地球的誕生。

今天我們推薦一本《深時之美》，它聚焦于地球 45 億餘年的地質曆史，彙集衆多研究成果與近200 幅精美圖片，選取 50 個關鍵時間點，描繪出地球誕生與變遷曆史中的精彩時刻與重大事件。

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《深時之美》

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古老石塊和微觀化石

地球在形成之初就是一個漂浮在太空中的大 " 石球 "，而且是一個沸騰的石球。等奔騰的岩漿冷卻就變成了岩石，我們如何尋找最古老的岩石呢？锆石晶體（zircon）便是鑰匙，它早在地下岩漿中存在，通過噴發來到地面并留在了岩石中。

锆石晶體中有一種我們熟悉的放射性元素——鈾，鈾每過 45 億年就會有一半變成鉛，45 億年就是鈾的半衰期，測量锆石晶體中鈾和鉛的數值，就能夠準确計算出其所在岩石的絕對年齡。正是通過這種方法，地質學家在澳大利亞的傑克山區找到了迄今爲止最古老的岩石——距今有足足 43 億年，距離地球誕生僅僅過去了 3 億年。

傑克山區的衛星圖像

右下角是有着近 43 億年曆史的石英卵石礫岩

當傑克山區的古老岩石形成之時，地球表面還處于 200 ℃以上的高溫之中，不過溫度正在下降，原始的海洋起到了很大的作用。盡管最終成功降溫，但僅限于地表，地球的内芯依然火熱，所以今天的地表也是漂浮在地幔上，時不時就會撞在一起引發地震海嘯。

深海中一個充滿氣體的噴口

這裏的水溫超過 100 ℃

40 億年前，古老的海洋中出現了生命，它們便是海底熱液噴口周圍的古細菌。古細菌的後代藍細菌通過光合作用将二氧化碳和水變成食物，同時産生了副産品氧氣。正是藍細菌幾十億年的辛勤勞動，讓地球大氣中的氧氣不斷增加，改變了生命的遊戲規則，這一切都以化石的形式保存下來。

含有微生物化石的岩石

這些微生物可能生活在古老的噴口周圍

10 億年前，複雜的多細胞生物出現，但它們依然處于肉眼不可見的微觀狀态。直到 5.75 億年前，宏觀生命體出現，代表就是埃迪卡拉生物群，隻不過此時的動物都非常怪異，甚至于無法分類，比如狄更遜水母、三分盤蟲等。埃迪卡拉生物群呈現出一種不同尋常的平靜，但平靜之下是演化狂歡的序幕。

大滅絕之後的大滅絕

地球生命在熬過了前 35 億年的簡單狀态後，終于在 5 億年前的寒武紀迎來了一場大爆發，這就是著名的" 寒武紀大爆發 "（Cambrian Explosion），同時古生代（Paleozoic）也開始了。" 寒武紀大爆發 " 的證據最初來自于加拿大的伯吉斯頁岩（Burgess Shale），當古生物學家剝開頁岩的時候，就好像是翻看着地球生命之書，各式神奇的動物躍然而出，其中最具代表性的就是三葉蟲和奇蝦。

伯吉斯頁岩中的三葉蟲化石

它吸引着許多人來這裏搜尋

自寒武紀開始，生命的演化駛上了快車道，不斷有新物種誕生，但是 " 團滅 " 的陰影——集群滅絕——卻籠罩在地球生命的頭頂，這也就是我們常說的生物大滅絕事件。4.4 億年前的奧陶紀末期迎來了第一次大滅絕事件，這就是奧陶紀 - 志留紀滅絕事件（Ordovician-Silurian Extinction）。

導緻滅絕的原因是陸地漂移造成了氣溫劇烈下降，猶如從盛夏墜入寒冬，85% 的物種滅絕。但幸運的是，主要的動物類群都有成員存活到了志留紀，所以生态系統并不需要打亂重組，日子又可以照常過下去了。

在這次滅絕事件中生存下來的闆足鲎的化石

這還隻是第一次大滅絕，之後又發生了泥盆紀大滅絕（Late Devonian extinction），但是并未阻止生命的野蠻生長——直到 2.52 億年前的二疊紀末期。

此時的生命早已登上陸地，郁郁蔥蔥的綠色植被中生活着我們的遠祖，然而大規模的火山爆發将地球變成了煉獄，肆虐的岩漿、飙升的氣溫、消失的氧氣摧殘了生态系統，最終消滅了 95% 的物種，這就是二疊紀 - 三疊紀滅絕事件（Permian-Triassic Extinction），或者可以直接稱之爲" 大滅絕 "（Great Dying）。

二疊紀兩栖動物西蒙螈的化石

二疊紀 - 三疊紀滅絕事件是古生代的結束，也标志着中生代（Mesozoic）的開始。經過了掃蕩式的大滅絕之後，三疊紀初期的地球在幸存者眼裏處處是機會。一大群爬行動物看到了海洋生态系統的空缺，于是紛紛下海，其中包括了鳍龍類和魚龍類，而鳍龍類又包括了楯齒龍類、腫肋龍類、幻龍類、蛇頸龍類和上龍類，它們将統治中生代的海洋。

下圖是楯齒龍骨骼

三疊紀中期，它們在淺海中遊動

（圖：wiki）▼

因爲大滅絕事件受益的不隻有下海的爬行動物，還有一群看上去并不起眼的陸生動物，它們正是大名鼎鼎的恐龍。盡管恐龍在三疊紀已經出現，但隻是弱勢的少數派，真正統治陸地的是與它們有那麽點親戚關系的假鳄類。恐龍在等待崛起的轉折點，而這個轉折點就是下一次大滅絕事件。

在英格蘭北部發現的假鳄類的腳印化石

距今 2 億年前，由于大陸的分裂，大規模的火山爆發再次摧殘着地球上的生命，就像是二疊紀 - 三疊紀滅絕事件的小規模重演，而這次滅絕事件被稱爲三疊紀 - 侏羅紀大滅絕事件（Triassic – Jurassic Extinction），它造成了 70% 物種消失。

恐龍在大滅絕事件中幸存下來，究其原因，它們身上可能存在的絨毛起了重要的作用，這些絨毛之後會變成鳥類飛翔用的羽毛。侏羅紀之後，恐龍迅速崛起，成爲地球上最強勢的動物類群，它們生活的時代都被稱爲恐龍時代。

當然，也不是每一種恐龍都能活過三疊紀 - 侏羅紀滅絕事件的

比如雷東達龍，就沒有幸存下來

恐龍時代不僅有恐龍，還誕生了許多新的動物，比如真正的哺乳類、鳥類、被子植物，等等，那個看似遙遠陌生的世界中已經有了今天的影子。

距今 6600 萬年前，一個來自宇宙中的不速之客——一顆直徑 11 千米的小行星——撞到了地球。撞擊的威力之大足以毀天滅地，引發新一輪的大滅絕，這就是白垩紀 - 古近紀滅絕事件（Cretaceous – Paleogene Extinction ），80% 的物種消失了，其中就包括了非鳥恐龍。

希克蘇魯伯撞擊坑中提取的物質的岩心樣本

白垩紀 - 古近紀滅絕事件是所有五次大滅絕的最後一次，結束了中生代，而造成大滅絕的罪魁禍首也留下了罪證——一座名爲希克蘇魯伯撞擊坑（Chicxulub Crater）的大坑。

石器砌成不列颠長城

五次大滅絕之後，新生代（Cenozoic）到來了，生命得到了新生，特别是哺乳動物。通過化石，我們知道新生代開始後，地球比今天更溫暖濕潤，亞熱帶森林能夠生長到中緯度的位置上，鳄魚能夠在美國西部生存。

美國西部的格林裏弗組展現了古老的生态系統

那時候的世界比現在更加溫暖

下圖是一隻來自格林裏弗組的軟殼龜的化石

哺乳動物在新生代迎來了多樣性的大爆發，不僅僅是在陸地上，還有天空和海洋。然而就在東非裂谷帶一個名爲奧杜瓦伊峽谷的地方，一群毫不起眼的哺乳動物卻在幹着非常不一般的事情——制造石器。

距今 260 萬年前，我們的祖先通過簡單的敲擊制造了最初的石器，方便将動物屍體上的肉切下來吃掉，并因此獲得了比樹葉和果子能提供的更高的脂肪和蛋白質。石器的發明隻是開始，後來古人類學家在奧杜瓦伊峽谷發現了鮑氏傍人、能人和直立人，他們都曾經生活在那裏。

上：埃塞俄比亞阿法盆地 " 多拉 1 号 " 遺址中的石器

下：阿舍利時期的手斧，它是早期人類制造的典型切割工具

古人類在非洲打制石器的時候，地球的氣候卻開始變冷，第四紀冰期（Quaternary glaciation）開始了。冰期留下了許多遺物，其中就包括了冰川漂礫，它是由冰川帶來的巨大石塊，孤零零地留在開闊地上，甚至被今天的人類當作奇特的自然景觀。

英格蘭約克郡的冰川漂礫

當冰川搬運巨石的時候，許多适應寒冷氣候的動物漫步在冰川之上，其中最具代表性的就是披着長毛的真猛犸（Mammuthus primigenius）。由于冰川的存在，海平面下降，不同的大陸與島嶼之間出現了陸橋，猛犸象沿着陸橋進入英倫三島、北冰洋海島，甚至是北美洲，而跟在它們身後的是先驅人、尼安德特人和我們智人。

真猛犸象重量可達 6 噸

是當時蓬勃繁衍的大型野獸之一

它們以草和其他植物材料爲食