50則非知不可的地球科學概念

01地球的誕生

我們都是由星塵組成的。137 億年前，在大霹靂（Big Bang）中產生的原始氫（Hydrogen, H）和氦（Helium, He），在幾代恆星中心的核融合爐中反應，最終產生組成我們身體的碳（Carbon, C）、氧（Oxygen, O）和氮（Nitrogen, N），以及構成地球的矽（Silicon, Si）、鋁（Aluminum, Al）、鎂（Magnesium, Mg）、鐵（Ferrum, Fe）和所有其他元素。

星塵的記憶
恆星在生命的盡頭失去了外殼層，巨大的恆星無法再支撐自身重量而塌縮，引發超新星爆炸，將灰燼散落在巨大的塵埃雲和分子雲中。漸漸的，我們的太陽系在塵埃雲中誕生了。你體內的每一個分子，都含有恆星爆炸時合成的元素；手上的戒指中，每一個金原子都是在超新星爆炸中被創造出來的。
古老隕石中存在的短週期放射性同位素衰變產物表明，這些元素起源於太陽系形成之前不久的一起超新星爆炸事件。實際上，可能是這樣的爆炸，引發了太陽系星雲的最初凝聚。

吸積（accretion）
當氣體和塵埃被吸引到恆星形成區的中心時，緩和旋轉的星雲中的角動量會使星雲分子攤平成圓盤狀。在過去很長一段時間裡，這僅是理論推測，但現在功能強大的望遠鏡，可以看到吸積現象發生在其他初始
恆星雲中，如恆星老人增四（Beta Pictoris，位於繪架座）可觀測到清晰的圓盤狀星雲、星塵及岩石顆粒，圍繞著中心旋轉。透過數千個對系外行星（exoplanet）的觀察，表明行星經常同時伴隨著恆星的形成而誕生。
一般普遍認為，太陽系中的行星是透過吸積的過程建立起來的，小的岩石顆粒相互碰撞並最終聚集在一起。這過程的第一階段是最難理解的，因為將小顆粒聚在一起只會產生微小的重力，而碰撞會再次破壞它
們。可能的方式是，高密度小顆粒群的行為接近動態的流體，凝聚在一起並且偶爾能獲得足夠的能量以「飛濺」出來，而如果顆粒的相對速度夠慢，它們又會開始黏聚。一旦顆粒整體直徑達到數公尺大小，則重力作用將接手，將越來越多的物質凝聚在一起。

新星球的誕生
我們的年輕地球繼續增長，內部可能大部分是熔融的，鐵質地核被原始的矽酸鹽地殼所包圍。一旦增長到目前質量的40%，地球自身的重力將有助於保持大氣層；而從地核旋轉產生的磁場，可能偏轉了來自太陽的粒子，起了保護的作用。初始的地球大氣，主要由氮氣、二氧化碳和水蒸氣所組成。
在接下來幾章中，我們可以看到吸積作用繼續進行，並最終形成了月球。隨著新生地球的冷卻，表面可能已存在液態水。一些水蒸氣可能是來自火山噴發的氣體，但絕大部分是隨著冰冷的彗星落到地球上，或來自流星及小行星。吸積作用直到今天仍在進行。若你在一個晴朗的夜晚出門，你可能會看到美麗的流星，每顆流星都不及一粒沙子或米粒大，它們在通過大氣層時燃燒，但最終會進入地球。每年落下的流星總重量在4萬到7萬噸之間，地球誕生的過程仍在進行著。

01地球的誕生

我們都是由星塵組成的。137 億年前，在大霹靂（Big Bang）中產生的原始氫（Hydrogen, H）和氦（Helium, He），在幾代恆星中心的核融合爐中反應，最終產生組成我們身體的碳（Carbon, C）、氧（Oxygen, O）和氮（Nitrogen, N），以及構成地球的矽（Silicon, Si）、鋁（Aluminum, Al）、鎂（Magnesium, Mg）、鐵（Ferrum, Fe）和所有其他元素。

星塵的記憶
恆星在生命的盡頭失去了外殼層，巨大的恆星無法再支撐自身重量而塌縮，引發超新星爆炸，將灰燼散落在巨大的塵埃雲和分子雲中。漸漸的，我們的太陽系在塵埃雲中誕生...

我們身在一個美妙的星球上。如果肯花時間停下來觀察，並驚嘆其美麗，敬畏其威嚴，並感謝其帶給我們的禮物，就會發現我們是多麼的幸運！但是我們都太忙了，我們在地表上汲汲營營的生活著，忽略了重要的兩個軸向：往地底下數千公里的深度軸，及關於數億年的歷史和未來的時間軸。在本書中，我希望能探究那些被我們遺忘的維度。
低頭看看你的腳下，不僅是看著熟悉的地面和地表的岩石而已，而是看穿岩石直到更深之處。若往地底下探索，就連每天上班、上學途經的短短數公里距離，都已是無人曾駐足之地，溫度和壓力已大到我們無法想像。若往下深入5500公里，接近大西洋航班的距離，你會發現自己處於熔融金屬的白熾世界。我們的腳下可不只是一塊死氣沉沉的石塊而已，它是一顆充滿活力的星球！當大陸漂移，火山爆發，巨大的深層地函緩慢流動時，堅硬的岩盤移動著。
不只是地表深處，連在地表上方的力量也會對岩石造成影響，水，空氣和生命持續不斷與地球交互作用。沒有海洋，我們將沒有所知的大陸；沒有生命，就沒有我們賴以維生的大氣與氧氣。地球的自然循環已經支持了數十億年的生命，但我們正如走鋼索般，不斷干涉著這個循環。
透過時間軸的更迭，是了解地球如何運作的另一個面向。不只是探討一頓午餐的時間或是一生的時間那麼短──而是長達數百萬、數十億年。我們的思維方式需要徹底改變，但如果要了解我們的家，我們責無旁貸。一旦我們改變了思考，就能開始意識到滴水亦能穿石的道理，日復一日的緩慢進程，可以建立或夷平山脈，開闢海洋、分開大地；可以創造新物種，也可以使牠們滅絕。人類的存在短到幾乎沒有在地球的時間線上被記錄下來，但我們已經將這個星球搞得面目全非了。
若人類能更深切的理解地球，或許我們將願意善待它。

我們身在一個美妙的星球上。如果肯花時間停下來觀察，並驚嘆其美麗，敬畏其威嚴，並感謝其帶給我們的禮物，就會發現我們是多麼的幸運！但是我們都太忙了，我們在地表上汲汲營營的生活著，忽略了重要的兩個軸向：往地底下數千公里的深度軸，及關於數億年的歷史和未來的時間軸。在本書中，我希望能探究那些被我們遺忘的維度。
低頭看看你的腳下，不僅是看著熟悉的地面和地表的岩石而已，而是看穿岩石直到更深之處。若往地底下探索，就連每天上班、上學途經的短短數公里距離，都已是無人曾駐足之地，溫度和壓力已大到我們無法想像。若往下深...

前言
起源
01地球的誕生
02月球
03地獄
04定年競賽
05三個行星
06活著的行星

地球內部
07地心之旅
08地心之景
09磁芯
10流動地函
11超級地函熱柱
12地殼與大陸
13板塊構造
14海底擴張
15隱沒帶
16火山
17地震
18造山運動
19變質作用
20黑金
21深處的財富
22鑽石之秘

地表的系統
23岩石循環
24雕刻地貌
25漸進與災變
26沉積
27洋流
28大氣環流
29水循環
30碳循環
31氣候變遷
32冰河時期
33冰帽
34雪球地球

生命
35深度時間
36地層學
37生命起源
38演化
39埃迪卡拉花園
40多樣性
41恐龍
42滅絕
43適應
44化石分子
45人類世

地球的未來
46未來資源
47未來氣候
48未來進化
49未來地圖
50終焉之時

詞彙

前言
起源
01地球的誕生
02月球
03地獄
04定年競賽
05三個行星
06活著的行星

地球內部
07地心之旅
08地心之景
09磁芯
10流動地函
11超級地函熱柱
12地殼與大陸
13板塊構造
14海底擴張
15隱沒帶
16火山
17地震
18造山運動
19變質作用
20黑金
21深處的財富
22鑽石之秘

地表的系統
23岩石循環
24雕刻地貌
25漸進與災變
26沉積
27洋流
28大氣環流
29水循環
30碳循環
31氣候變遷
32冰河時期
33冰帽
34雪球地球

生命
35深度時間
36地層學
37生命起源
38演化
39埃迪卡拉花園
40多樣性
41恐龍...