地球极极极极简史
为什么地球只有46亿年?
太阳系里的天体几乎是在同一时间形成的,包括源自各个小行星的陨石,所以地球与陨石的形成时间相同,即相同年龄。
而落在地球上的陨石绝大多数源自太阳系里的小行星,通过对地球上的陨石进行年龄测定,就能得知地球的真实年龄。
1956年,克莱尔·帕特森通过陨石测量出地球年龄:45.5±0.7亿年。
这也是至今最精确的数字,无人能及。
克莱尔·帕特森
那么46亿年里,地球都发生了什么?
前寒武纪
(45~5.42亿年前)
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约45.5亿年前(前寒武纪)
伴随太阳系的形成,原生地球诞生了。
地球没有氧气,没有陆地,只有一片岩浆的海洋。
同时,各行星与太阳系形成后余下的物质不断撞击。
岩浆地球
约45.3亿年前(前寒武纪)
地球质量逐增,吸引住了“忒伊亚”。
这是一颗大小与质量与火星相当的行星,
它不断地向地球靠拢,发生大碰撞后,
“忒伊亚”的一部分质量熔入了地球,剩余的物质与喷出物形成了月球。
大碰撞想象图
约44.5亿年前(前寒武纪)
在澳大利亚发现了目前最古老的矿物——锆石,距今约44亿年前。
古老锆石的发现,宣示此刻的地球在慢慢冷凝,地壳开始形成。
锆石矿物生长形成的环带,保留了44亿年的年龄信息
约40亿年前(前寒武纪)
在加拿大发现了最古老的岩石阿卡斯塔片麻岩,约40亿年前。古老片麻岩宣示了地球上第一个大陆的诞生。
北美洲地质图,红色和粉色区域代表38-28亿年前的岩石
约40-38亿年前(前寒武纪)
地球、月球以及其它行星遭遇了大大小小的陨石与彗星的轰炸期。
期间,地球形成了初始海洋,但没有植物,没有人,没有生命,只有死寂。
约40亿年前的地球想象图。有火山口,一些熔岩带,一些冰和一些液态水
约38亿年前(前寒武纪)
最早的生命出现了。
关于生命的起源依旧是个迷,地球首先孕育出能自我复制的分子。
随后分化出细菌以及古菌,已知最早且可信度较高的生物化石形成于35亿年前,来自澳大利亚西部的叠层石。
右下角(n)来自澳大利亚西部的叠层石,形成时间约35亿年前。叠层石是由一些微生物,尤其是蓝绿菌所黏结堆
约24.5亿年前(前寒武纪)
蓝藻慢慢产生氧气,积少成多,使地球进入了第一次大氧化事件。
但氧气是有毒的——对于厌氧生物而言,这是一场灾难,大量生命死去。
蓝藻,是目前以来发现到的最早的光合放氧生物,对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。
约24亿年前(前寒武纪)
大氧化事件期间,厌氧菌大量死亡,释放的甲烷减少;光合作用生物繁荣,消耗大量二氧化碳;以及各种地质运动,导致地表碳含量降低。
地球进入了最严重且持续时间最长的一次大冰期——休伦冰河时期。
休伦大冰期可能是地球上最严重最漫长的寒冷期,因冰盖遗迹证据在休伦湖北岸被发现而命名。
约13-9亿年前(前寒武纪)
造山运动,陆块合并形成超级大陆——罗迪尼亚大陆
罗迪尼亚大陆是古代地球曾经存在的超大陆
约8.5亿年前(前寒武纪)
你是否记得大氧化事件?距此刻已过去16亿年了,海洋和陆地的氧气达到饱和状态(岩石、铁以及各种矿物完全氧化)。
于是氧气开始累积,氧含量飙升——迎来第二次大氧化事件。为真核生物的分化,扣上关键的一环,生命大爆发就要来了。
段2:24.5亿年前,第一次大氧化事件;阶段3:陆地和海洋的含氧量逐渐饱和;阶段4-5:时间是8.5亿年前-今天
约7.5-6.3亿年前(前寒武纪)
别急,生命大爆发再稍微等一等。
伴随罗迪尼亚大陆的分裂,地球进入第二次冰河期——成冰纪大冰期(Cryogenian)
这是第二严重的冰河期,极地冰盖覆盖到赤道,海洋完全冻结,形成“雪球地球”。
白雪皑皑,一片冰冷,干燥的大气,抬头只是灼眼的阳光,却留不住一丝温暖,再多的日照都会被反射。
这是生命大爆发前夕的平静
约6.35亿年前(前寒武纪)
亿年冰封,破于火山运动。
停止光合作用的地球,二氧化碳快速累积,温室效应驱散了“雪球地球”。冰雪消融,地球回暖,氧气含量继续飙升。
生命大爆发的前奏响起了,多细胞生物应运而生——埃迪卡拉生物群。
它们没有消化器官,呈叶状、管状、藻体状,普遍无法移动,附着在海底,用液体支撑扁平的身躯,从流动的海水中获取养分。
此时的海洋生态尤其简单,没有捕食者,“和谐”是宗旨
1亿年后,埃迪卡拉生物群突然消失,标志着地球进入新纪元。
古生代
(5.42~2.51亿年前)
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约5.42亿年前 (寒武纪)
生命大爆发奏起主歌,生物多样性呈爆发式的发展。
动物纷纷披上装甲,演化出大量硬体动物,军备竞赛开始。
大人小孩都听过的三叶虫出现了,此时的海洋霸主是奇虾,体长可达1米,世界各地海洋中都可见到它们的身影。
奇虾Anomalocaris 盯上了三叶虫,准备攻击
但无论是奇虾还是三叶虫,它们都属于海生无脊椎动物。
已知最早演化出原始脊椎骨、眼睛和大脑等重要头部感官的是海口鱼、昆明鱼。
海口鱼Haikouichthys,化石发现于云南的澄江动物群,是至今发掘的最古老的鱼类
约4.8~4.4亿年前(奥陶纪)
浅海广布、气候适合,海生无脊椎动物进一步繁盛,分异更为显著。
栖息着三叶虫、腕足类、角石类、海百合以及板足鲎。
这是角石,可长达1米。
相比海洋,陆地生态系统确显荒凉。
得益于光合作用产生的氧气,积累后形成臭氧层,吸收了太阳的大部分紫外线。植物和真菌在水的边缘生长已久,或许是时候跨越水线了。
部分植物先行登陆,形成了湿地、礁湖、三角洲等生态系统,逐渐复杂化的食物网也给我们的“祖先”打造了机会,正可谓“兵马未动,粮草先行”。
奥陶纪陆生群落
约3.7亿年前(泥盆纪)
来了,一群具有肺样结构的“肉鳍鱼类”尝试登陆,它们把鳍当成腿,缓缓地离开水面,爬上陆地,抬起脖子,环顾四周,首个四足动物出现了。
此后,无数似鱼非鱼的“怪物”扭动身躯,挥动肉鳍,活跃于各个池塘沼泽。
提塔利克鱼
所有的四足动物演化都源自于此,包括恐龙、翼龙、沧龙以及你和我。
约3.59~2.99亿年前(石炭纪)
先行登陆的植物此时已可达40米高,目光所及,全是蕨类。
麻烦出现了,分解者无法分解植物的木质素,碳元素在植物残骸的木质素中日积月累,这些植物残骸便是今天丰富的化石能源。
蕨类植物的时代
碳元素深埋于地下,二氧化碳含量急剧下降,氧含量攀升,地球大气的氧含量最高可能达到35%。(你是否记得第二次大氧化事件?图中的最高峰就是石炭纪,忘了?往上翻翻)
氧含量飙升,最大受益者不是四足动物,而是昆虫。
因为昆虫的呼吸方式简单,依靠气孔将氧气扩散至全身,更高的氧含量可以促使昆虫体型突破极限。
巨脉蜻蜓
以及比四足动物早登陆近一亿年的节肢动物。
普莫诺蝎,节胸蜈蚣
约2.99~2.51亿年前(二叠纪)
森林的主导地位易主,裸子植物开始取代蕨类植物。
昆虫开始多样化,四足动物大量繁盛,明星生物三叶虫趋于灭绝。
哺乳类的早期祖先兽孔类逐渐成为陆地优势动物。
爬行动物开始重返海洋,以及尝试向天空发展
约2.51亿年前(*二叠纪——三叠纪灭绝事件)
峨眉山暗色岩、西伯利亚暗色岩火山相继爆发。
缺氧导致海洋一片死寂,高达96%的海中生物消失;动植物硫化氢中毒,臭氧层破坏。约70%的陆生脊椎动物消失,连昆虫都遭受重创,约83%的属消失。
哺乳类祖先短暂统治了陆地。
我们所熟悉的明星生物三叶虫也就此谢幕。
在灭绝事件中,这是规模最庞大的一次
一场浩劫结束了古生代,生命的演化进入新阶段。
-中生代-
(2.51~0.66亿年前)
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约2.4亿年前(三叠纪)
大陆间彼此碰撞,解体的大陆又重新并拢——盘古大陆。由于大陆内部远离海洋,所以多为沙漠地区,干燥缺水以及灭绝事件带来的全球低氧。
盘古大陆
看来只有摆脱稀薄空气带来的限制,才有机会占领大灭绝洗礼后的陆地。
主龙类做到了,它们用四肢将躯体撑起来了,肺部离开了地面,运动过程中可以保持呼吸,这意味着拥有更多活力,迅速成为了陆地上的优势脊椎动物。
鳄鱼、翼龙、恐龙均演化自主龙类
约2.31~2亿年前(三叠纪)
主龙类持续适应辐射,其中一个分支演化成恐龙。
然而,此时的陆地统治者是鳄类——主龙类另一个演化分支。
劳氏鳄Rauisuchus
天空的统治者是翼龙类——主龙类的又一个演化支。
沛温翼龙Preondactylus,一种早期翼龙
至此,主龙类正式接管地球的陆地与天空。
面对异军突起的陆空环境,一群陆栖爬行动物早已另寻出路,重返海洋。
从结果来看,这是明智的,海洋生态遭遇了大灭绝的严重打击,造成大量空白生态位,重返海洋的它们迅速成为了新的统治者——鱼龙。
西卡尼·萨斯特鱼龙
约2亿年前(*三叠纪——侏罗纪灭绝事件)
中大西洋岩浆省爆发,使至少50%的物种消失。
天空统治者翼龙类幸免,一家独大局面不可动摇。
海洋统治者鱼龙类幸免,与后来者蛇颈龙类平分秋色。
陆地统治者大型鳄类集体阵亡,地盘拱手相让,谁来接管?蓄势已久的恐龙迅速填补空缺的生态位,全面占领陆地环境。
恐龙时代正式来临。
约1.8亿年前(侏罗纪)
盘古大陆开始分裂,北为劳亚大陆,南为冈瓦纳大陆。
独立板块增多,海岸线增加,形成温暖潮湿的侏罗纪世界。
盘古大陆分裂
恐龙开始扩散至各大陆,地理隔离促使生物多样性增加。
海洋里,鱼龙类与蛇颈龙类互相抢占生存空间。
天空中,翼龙类一枝独秀,霸主地位依旧稳固。
地底下,细小的哺乳类在苟活,等待属于它们机会。
剑龙Stegosaurus
侏罗纪时期的海洋,上龙类在捕食
约1.2亿年前(白垩纪)
从侏罗纪开始,恐龙就开始对飞行做了各种不同的尝试与演化。例如两对翅膀、蝙蝠般的翼膜等等,但绝大部分都走进了演化的死胡同,定格在白垩纪。
恐龙只有一个分支成功演化成鸟类,翼龙的天空霸主地位开始动摇。
热河鸟Jeholornis
小盗龙Microraptor
与此同时,被子植物适应辐射,数量激增。
辽宁古果Archaefructus,被誉为“地球上的第一朵花”
约6600万年前(*白垩纪-古近纪大灭绝)
一个直径长10公里的陨石撞向尤卡坦半岛,引发全球火灾风暴、火山爆发、地震、海啸以及后续全球性寒冬,恐龙时代结束。
食物网崩溃,处于食物网顶端的生物受严重影响,一系列明星动物恐龙、翼龙、沧龙以及蛇颈龙等等陆续谢幕。只有隐匿于海洋、河流、洞穴、沼泽以及树洞的小型动物才能获得一线生机。
苟活了整个中生代的哺乳类和恐龙的后裔鸟类均留下了火种。大难不死,必有后福。辐射演化,携手成为新生代的优势动物。
小行星撞地球
天外的不速之客终结了中生代,地球进入新纪元。
新生代
(6600万年前~今天)
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约6500万年前
北方的劳亚大陆与南方的冈瓦纳大陆已完全解体,七大洲初现雏形。
约6500万年前的板块
约258万年前
第四纪大冰期开始,南极大陆与格陵兰岛形成了永久性的冰盖,欧亚大陆北部与北美的北部也出现了面积广大的大陆冰盖,并在世界各处高纬度或高海拔地区广泛出现了山岳冰川,延续至今。
200万年前的地球板块
随后,地球处于冰期与间冰期交替出现的旋回。
约200~1.1万年前
200万年前人属里的首个动物出现。
直立人最晚在79万年前掌握了控制火的能力。
随后,人类一批又一批走出非洲,后来者淘汰前者,继续往前走。
大约1.1万年前,部分“智人”抵达了南美洲的南端,至此遍布全世界。
1=智人,2=尼安德特人,3=早期人科
此时的人类祖先已能够和猛犸象、剑齿虎对决
约1.1万年前-至今
末次冰期结束,地球进入间冰期,人类文明兴起。
新石器时代
青铜时代
铁器时代
第一次工业革命
如果把地球的历史转换成24小时,“智人”大约是在最终的2秒出现,在0.1秒进入青铜时代,在0.012秒出现文艺复兴......
那么,你活在第几秒?