1968年，宇航員在繞月軌道上拍攝的“地出”是20世紀最引人注目的照片之一。我們很早以前就知道，我們生活的世界是多么寶貴，又多么特別。地球是已知的行星中唯一擁有水組成的海洋的，它還有一個富含氧氣的大氣層，并誕生了生命。即便如此，我們中的很多人都沒有做好準備，面對荒蕪的月球表面、宇宙中了無生氣的黑色虛空和我們的藍白色星球之間的巨大反差。從那個獨具優勢的遙遠的視角上看，地球顯得孤獨、渺小而脆弱，但也更加動人，超過目前天空中的任何其他天體。

我們有理由對我們的家園著迷

(資料圖片)

博學的古希臘哲學家埃拉托斯特尼曾進行了最早有記錄的有關地球的實驗。他通過對陰影的簡單觀察，巧妙地測量了地球周長。在埃及賽伊尼夏至的正午，他觀察了頭頂正上方的太陽,垂直的立桿沒有產生任何陰影。相反，同一天、同一個時間，在以北約490英里的海濱城市亞歷山大港，類似的垂直立桿產生了一小抹陰影，這表明，那里的太陽并不是在頭頂正上方。埃拉托斯特尼利用希臘先哲歐幾里得的幾何定理，推斷地球一定是一個球體，他計算出了這個球體的周長約為25000英里，這與現代計算出的赤道長度24902英里非常接近。

幾個世紀以來，無數學者不斷探索著我們的星球，他們中有一些名留青史，更多則湮沒在歷史的長河中。他們追問地球是如何形成的，它如何在天空中移動，它由什么構成，以及它如何運行。最重要的是，這些和科學打交道的人想知道，我們這顆動態的星球是如何演化的，又是如何演變成為一顆充滿生命的星球的。今天，因為我們累積了非凡的知識，人類的科技成就已經達到了一定高度，相比于古代先哲，我們對地球有了更深入的了解。當然，我們尚未能認識所有事情，但我們的理解不斷豐富，也更為深入。

自人類誕生之時，我們對地球的認識就在不斷加深，這些知識經過幾千年的磨煉，構建起了一種固定的認識，這種進步在很大程度上表明，研究地球就是研究變化。

許多觀測證據表明，地球的特質年復一年、世世代代地在變化。在斯堪的納維亞的一些冰川湖里，沉積物有節奏地形成了層理或紋泥，展示著13000多年間粗顆粒與細顆粒的交替出現——這是每年春季融化時加速的侵蝕所帶來的結果。來自南極和格陵蘭的冰川鉆芯取樣，揭示了80多萬年的季節性冰雪累積。而在懷俄明州格林河頁巖中，那些紙一樣薄的沉積層則保存了100多萬年中的年度事件。每一層都疊在更古老的巖石的上方，這些巖石本身則經歷著巨大的變化周期。

地球是一顆處于不斷變化中的星球

從地心到地殼，變化從未停歇。即使在今天，空氣、海洋和陸地仍在變化，或許是以一種與我們星球近期歷史上相匹敵的節奏在變化。如果不去關注這些紛亂的全球變化那就太愚蠢了，事實上，對許多人來說，似乎也不可能不去在意，因為我們與生俱來擁有好奇心，我們關心著自己的家園，就像古代的埃拉托斯特尼一樣。如果我們一味強調地球的現狀，而不充分利用它告訴我們的那些令人驚嘆的過去，也不關心它難以預測的充滿變動的現在，以及關于我們自己和這片生存之地的未來，那同樣非常愚蠢。

我一生中的大部分時間都在試圖了解我們充滿生機、復雜而多變的家園。隨著時間推移，我的視野擴展到地質上更宏大的時空領域。從北非的沙漠到格陵蘭的冰原，從夏威夷的海岸到落基山脈的高峰，從澳大利亞大堡礁到十幾個國家的古代珊瑚礁化石，地球的自然圖書館展示了一個跨越數十億年的故事，元素、礦物、巖石和生命在這里協同演化。在地球40多億年的歷史中，礦物和生命的演化故事，即地質學和生物學領域以驚人的方式交織在了一起，直到現在成為人們關注的焦點。

雖然古代礦物學領域是我們所知的一切關于地球及其歷史的絕對中心，但那時它是奇怪的靜態的，脫離了時間概念的變化。兩百多年來，對化學成分、密度、硬度、光學性質和晶體結構的測量一直是礦物學家賴以生存的“手藝”。這些地球上最珍貴的碎片有著豐富的歷史背景，但你很可能在尋找有關它們的年齡或后續的地質變化的任何線索上徒勞無獲。舊的方法幾乎讓礦物脫離了它們吸引人的生命故事。

這種傳統觀點必須改變。越是研究地球豐富的巖石記錄，我們就越能看到自然世界如何一次又一次地改變自己，無論是有生命的還是無生命的世界都是如此。我們日益了解雙行星時間和變化的現實，這讓我們不僅可以推測礦物最初是如何形成的，還可以推斷它們是何時形成的。

地球的故事一定要被分享

因為我們的海洋和大氣正在以驚人的速度變化，這種速度在長久的歷史中都極為罕見。海洋正在上升，變得越來越溫暖，越來越酸性。全球降雨模式正在改變，而大氣也正變得更加動蕩。極地冰層在消融，苔原在融化，棲息地正在改變。正如我們將在接下來的篇幅中所要探討的那樣，地球的故事是一段變化的傳奇，但在那些從前罕見的情況下，當變化以如此驚人的速度發生時，生命似乎付出了可怕的代價。如果我們要思慮周全地及時行動，我們就必須熟悉地球和它的故事。因為從那張在239000英里外沒有生命的世界拍下的奇妙照片中，我們可以清楚地看到，我們沒有其他家園。

根據埃拉托斯特尼和他身后成千上萬好奇的思想家的傳統，我在這本書中是要傳達地球漫長的變化史。盡管地球看起來是那么直接和熟悉，但它充滿生機的故事包含了一系列超乎想象的轉變性事件。要真正了解你的行星家園，并理解塑造它的漫長的時光，你必須首先圍繞7個核心真理來思考。

1.地球是由循環的且正在經歷循環的原子構成。

2.相比于人類的時間尺度，地球極其古老。

3.地球是三維的，大多數活動隱藏在我們看不見的地方。

4.巖石是地球歷史的記錄者。

5.地球系統，包括巖石、海洋、大氣和生命，復雜地關聯在一起。

6.地球歷史包含長久的平靜期，中間穿插著時有發生的突然、不可逆轉的事件。

7.生命已經改變并將持續改變著地球表面。

這些關于地球存在的概念，構成了在浩瀚的時空史詩中原子、礦物、巖石和生命的一層又一層錯綜復雜的故事，這些故事將在接下來的部分，在宇宙熾熱的起源和地球漫長演化的每一個階段再次出現。地球和生命的協同演化這種新范式貫穿于這本書的核心，這是一個不可逆轉的演化階段序列的一部分，直至追溯到大爆炸的那一刻。每個階段都引入了新的行星過程和現象，它們最終將一次又一次地形塑我們星球的表面，冥冥之中為我們今天所居住的奇妙世界鋪平道路。這就是地球的故事。

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