地球史

起源探究

地球史是一项具有历史针对性的研究，它的研究从研究方法上有两种：一种是地质学、生态气候学研究。一种是考古研究（包括文史研究）。150亿年前宇宙的诞生奠定了地球产生的物质基础。地球作为一个行星起源于46亿年以前的原始太阳星云。

内容简介

地理环境

地球伴随着太阳系诞生：太阳系诞生之初，是以巨大并不断旋转的由尘埃与气体组成的云团的形态存在。其由大爆炸所生成的氢与氦组成，同时亦有着由很久以前的星球所生成的较重的元素。然后在大约四十六亿年前，一个邻近的恒星可能变成超新星。该次爆炸对太阳星云传送了一个震荡波，并使之收缩。因为云团旋转，引力与惯性将云团压为一个圆碟，与其旋转轴成垂直。大部份质量集中在中央并开始加热。与此同时，因为引力使得物质环绕尘埃粒子紧缩，使得圆碟剩余部份开始分解为环状物。细少的碎片互相碰撞并组成较大的碎片。而组成的地球物质并众集在距中央约一亿五千万公里的地带。当太阳收缩并被加热，核融合开始，而因此形成的太阳风则清空了在圆碟内大部份没有收缩并组成较大个体的物质。

早期历史

在地球早期历史里，火山爆发是经常发生的事。冥古宙早期地球与如今世界十分不同。当时没有海洋，大气层里亦没有氧气。小行星与太阳系形成后余下的物质不断撞击。这些撞击与放射性崩解产生的热、残热与收缩压力产生的热相结合，使得地球在这阶段完全为熔化状态。较重的元素沉向中心，而较轻的元素则升至表面，从而制造了地球的不同层次（请参看“地球构造”）。地球的早期大气层包括了围绕其存在的太阳星云里的物质，特别是较轻的气体如氢与氦，但是太阳风与地球自身的热力清空了这层大气层。地球表面慢慢地冷凝，在一亿五千万年内形成了固体的地壳。在四十亿至三十八亿年前，地球经历了一个重型星体撞击时期。蒸气由地壳里逃出，而更多的气体由火山内释出，从而形成了第二道大气层。更多的水份在火流星撞击地球时带来。这时地球开始冷却，在七亿五千万年内云层开始形成，雨水落下从而形成海洋，而且可能更早时已出现这些现象。这道新的大气层可能包含了氨、甲烷、水蒸气、二氧化碳、氮气与其他含量较少的气体。而氧气则被氢气或地表上的矿物质束缚著。火山活动出现频密，而且因为没有臭氧层防护，紫外线大量照射在地球表面。

科学探究

生命科学

所有已知生物的复制子皆是DNA。DNA较原来的复制子复杂而且其组成的复制子系统更为精细。

大部份科学家认为生命是在地球上自然孕育，但生命出现的时间却极不确定；可能在大约四十亿年前。在地球早期的能量化学里，有一个分子（可能是其他东西）获取了自我复制的能力：复制子。此分子的性质并不清楚，其被生命的复制子DNA取代前，曾是生命的主要复制子。这个复制子在自我复制的过程里并非经常正确地复制：部份复制品包含了“错误”。如果这种转变消灭了分子的复制能力，则将不会有更多的复制品，而这条生命线将会灭绝。但在另一方面，少数变化使得分子的复制变得更快或更佳；这些“品系”的数量较多也较“成功”。当原料（其角色类似食物）消耗殆尽后，这些品系会利用其他物质，且可能会抑制其他品系的生长，使其数量增加。少数不同的模型提出了复制子可能发展的方法。假设有不同的复制子，包括有机化合物如现代核酸里的蛋白质、磷脂、结晶体等，甚至是量子系统。并没有方法知道何种模型更为符合地球生命的起源。在众多较旧的理论里其中一条理论，与一条详细研究过的理论，会作为范例来解释其发生的可能性。火山、闪电与紫外线辐射释出的高能会使得简单化合物如甲烷与氨通过化学反应组合成较为复杂的分子众多的有机化合物组成了生命的基础。当这种“有机汤”的数量增加，不同的分子互相发生反应。有时更多复杂的分子可能会出现；可能肉体提供了一个框架来收集与与集中有机物。部份分子的存在会加速了化学反应。而所有这些反应持续了很长时间，时多时少，直至一个新分子机缘巧合地出现：复制子（replicator）。其有着奇怪的特质，可以加速自我复制的化学反应，并开展生物进化。其他理论假一个不同的复制子。在任何情况，DNA在每一点均取代了复制子的功能；所有已知生命（部份病毒与普利昂蛋白除外）皆以DNA为遗传物质，且几乎都以相同方法作为讯息的编码。

细胞膜的一小部份。此现代的细胞膜远较古代的双层磷脂复杂。蛋白质与碳水化合物经由细胞膜有不同的调节物质通过的功能，并且与周围环境产生反应。

在特定环境下，很多这样的球体因此而形成（请参看“气泡理论”）。无法得知此过程是早于或延续复制子的起源（或可能其在过去就是复制子）。主流的意见是该复制子，在这点可能是RNA（请参看RNA世界学说），与其自我复制的器具和其他可能的生物分子已进化出来了。最初时原始细胞可能在其生长得过于巨大时发生爆裂；而四散的物质则可能重新殖民于其他“气泡”。稳定细胞膜的蛋白质，或其后协助其变得井然有序的蛋白质，使得这些细胞线的繁衍速度加快。

生物起源

部份科学家相信与其说最后普遍共同祖先是单一个体，不如说其为在横向基因转移（lateral gene transfer）里的众多交换遗传基因资讯的族群。

最初的细胞相信全是异养生物，使用周围的有机分子（包括由其他细胞得来的有机分子）来作为原料与能量来源。但食物供应渐渐减少，部份细胞进化出新的生存战略。与其依靠逐渐减少的自由存在的有机分子，这些细胞选择了太阳光作为能量来源。

数亿年前，植物（可能是藻类）与真菌开始在水与陆地的边缘，并于其后离开水域而生存。经测定最古老的陆地真菌与植物的化石后，得知其该在大约在四亿八千万年至四亿六千万年前生存，虽然分子的证据显示真菌可能早于十亿年前已殖民陆地；而植物早于七亿年前已殖民陆地。刚开始时仍是在水域边缘存活，但是在此新环境里的持续殖民使得突变与变化开始出现。

在始新世的末期，大约三千四百万年前，部份陆地上的哺乳类动物回归海洋并成为如古蜥鲸属般的动物，其后演变为海豚与鲸鱼。

在六百万年前，少量生存在非洲的类人猿为现代人类与其亲戚黑猩猩的最后共同祖先。其家族只有两个分支仍然存活。在其家族分离后不久，因为某些仍在争论的原因，类人猿的一支发展出了站立步行的能力。其脑部迅速地变大，而在大约二百万年前，人属里的首个动物出现。

在一万一千年前，部份“智人”抵达了南美洲的南端，最晚有人居住的大陆。这时人类使用的工具与语言继续在改进；而人际关系亦变得更为复杂。

在智人的历史里，九成以上时间皆是在过著游牧的猎人与采集者的生活。以随着语言变得更为复杂，用来记忆和传送资讯的功能以一个新的复制子取代：弥（meme）。

近代历程

达芬奇的维特鲁威人（Vitruvian Man）为文艺复兴时期艺术与科学复兴的缩影。

公元1950年代中期至今，人类对环境的影响受到的关注日益增多，人类亦开始采取必要的措施来限制或还原这些损害；而人类亦开始关注将会降临的全新世灭绝事件与全球暖化。悲观者认为现时对于生态大灾难的防避为时已晚；而乐观者则认为不断革新的科学与技术会提供解决方法。

所有近期的科学发现皆认为遗传工程可能最为重要。人类可以直接修改其他生物的遗传物质，这是完全摆脱自然控制的程序。除此以外：科学已解开了智人本身的遗传密码。

人类亦开始尝试离开地球。在公元1957年，前苏联发射了首颗人造卫星至地球轨道，不久后，加加林（Yuri Gagarin）成为首位太空人。五个太空代理，代表着超过十五个国家，联合建设国际太空站。此外，自公元2000年后，一直有人类在太空上存在。未来的发展在只能简略预估，但数学、物理、化学、生物、电子与其他各科的发展可能使得有一日生物可以永久殖民太空或其他世界。

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