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科学:小学教师指南/地球历史

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宇宙的估计年龄约为 137 亿年。根据放射性测年和其他方法,我们的地球估计为 45.6 亿年。均变论假设宇宙中今天运作的自然规律和过程在过去一直存在,并且在任何地方都适用。因此,我们今天了解的物理学、化学、地球科学和生物学让我们洞悉了形成和塑造这颗行星的过程。地球的历史划分为 3 个宙,每个宙再细分为代,代再细分为纪。你会发现,时间轴并非平均划分。

前寒武纪(4.6 bya - 541 mya)

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前寒武纪是地球历史中最古老的宙,占其地质时间的 88%(从技术上讲它是一个“超级宙”,前寒武纪内有 3 个宙,但为了我们的目的,我们只将其视为一个巨大的时间块)。它从地球形成开始,大约 46 亿年前,一直持续到 5.41 亿年前的寒武纪(以化石记录中大量硬壳生物的出现为标志)。尽管这是地球历史上的最长时期,但人们对它的了解甚少,这主要是由于这段时间的大多数岩石都经历了变质作用,不再处于原始状态,或者深埋地下,或者被侵蚀掉了。在这漫长的时期里,海洋和大陆形成了又重组。

早期的地球非常热,没有液态水。随着地球冷却,地壳形成,水蒸气凝结,形成了海洋。35 亿年前(可能早在 43 亿年前)生命就开始了。最早的细菌生命不依赖阳光,而是从海洋中的火山喷口获取能量。当光合作用最终进化时,一些细菌能够利用阳光作为能量来源。这极大地增加了生命可利用的能量,但也导致了氧气的“废物”产生(在光合作用中,光能被用来分解水分子,产生氧气作为废物)。虽然这形成了大气层,使更复杂的生命形式得以进化,但氧气革命也导致了第一次大规模灭绝,因为大多数早期细菌无法在浓缩的氧气中生存(即使在今天,也有一些细菌不能忍受氧气——它们可以生活在土壤深处、海洋之下或动物肠道中)。在前寒武纪的最后 5 亿年里,出现了多细胞海洋生物,包括水母和蠕虫。前寒武纪的化石记录稀疏,因为前寒武纪岩石很少,而且细菌和软体无脊椎动物不容易形成化石。

  • 地球已有 46 亿年的历史,它在太阳周围凝聚成形(物质块撞击在一起,可能持续了 1000-2000 万年)。在最初的 1 亿年内,它被一颗火星大小的小行星/行星体撞击,据信这颗行星体从早期的地球上剥离了一块碎片,形成了月球。
  • 地球的地壳冷却并形成了坚硬的岩石外壳,但这种地壳非常薄——相当于苹果皮的厚度。地球内部仍然非常热,呈熔融状态!当地壳足够凉爽时,水蒸气开始收集成液体,最终形成了海洋。
  • 地球从一开始就一直在旋转,并且继续旋转,这仅仅是因为惯性(想象一下一个非常巨大的陀螺,它在没有摩擦的情况下旋转)。
  • 虽然我们认为一天是 24 小时,因为地球绕轴自转一周需要这么长时间,但由于地球自转速度更快,过去的一天比现在短。由于月球的引力产生了一点阻力,它一直在减慢,但每年只减慢了极小的一部分秒。
  • 直到前寒武纪的最后 5 亿年,才出现了蠕虫、水母和其他多细胞生物。硬壳生物标志着前寒武纪的结束和古生代寒武纪的开始(前寒武纪之后的一切都属于显生宙,但我们将讨论代和纪)。

地球的层次

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地壳、地幔和地核。这三个词都指的是地球的层次。这些层次可以进一步细分(例如,有内核和外核、更硬的地幔和刚性的地幔)。首先,我们从地壳开始,它是地球的外壳。在地壳之下是地球的“肉”,我们称之为地幔,最后是所有这些的中心,地核。关于地壳的一个有趣的事实是,地质学家认为地壳最深处的地温可能高达 1600 华氏度或 870 摄氏度,足以熔化铁。

地球层次 NASA
* The Earths crust is about 5 miles to 25 miles in thickness (only about 1% of the earth's total volume). What makes up the crust? Well it is basically rock, mostly granite (continents) and basalt (sea floors). Lets not forget most of the crust is hiding mainly because it is covered by the water and soil. Within the crust lies coal, oil, gas, and minerals. We have never been able to drill all the way through the crust! Ever wonder why we have mountains, volcanoes, and earthquakes? Well, that is because forces are being applied to the crust causing it to bend and crack and float. These forces are mainly due to the fact that the earth is still hot, so magma moves through convection, moving the continents at a rate similar to that of fingernails growing (this is called plate tectonics).
* The mantle is about 1,800 miles thick. The mantle consists of rocks (mainly silicates) that are denser than the rock that makes up the crust, and under tremendous pressure. The mantle is HUGE, making up 84% of the volume of the planet. When deep cracks are made in the mantle the pressure located there drops and the solid rock turns into liquid called magma. Temperatures in the mantle range from 500 to 900 °C (932 to 1,652 °F). Hot material upwells, while cooler (and heavier) material sinks downward. These actions create earthquakes and volcanoes in the crust.
* The outer core is about 1,400 miles thick it is made up of melted iron and nickel. But, the inner core is almost 800 miles and that part is made up SOLID iron and nickel lets not forget that both the inner and outer core have about the same temperatures. The core is about 15% of the volume of the planet

古生代(541 mya - 252 mya)

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古生代,意思是“古代生命”,是三个地质年代中的第一个,从前寒武纪一直延续到今天。另外两个年代是中生代(2.52 亿年前 - 6600 万年前)和新生代(6600 万年前 - 现在)。每个年代都细分为纪:古生代有 6 个纪,而后面两个年代各有 3 个纪。

古生代以动物生命史上最重要的两个事件为界。在它的开始,多细胞动物经历了生物多样性的急剧增加(“寒武纪生命大爆发”),几乎所有现存的动物门类都在几百万年内出现。在古生代的另一端,历史上最大规模的灭绝事件消灭了大约 90% 的所有海洋动物物种(“二叠纪-三叠纪灭绝事件”)。这两个事件的原因至今尚未完全了解,是许多研究和争议的主题。大约在这两个事件中间,动物、真菌和植物开始在陆地上定居,昆虫开始在空中飞行,由珊瑚、有孔虫和软体动物等海洋生物的骨骼碎片形成的石灰岩也开始形成。

到奥陶纪末期,生命不再局限于海洋。植物开始在陆地上定居,紧随其后的是志留纪的无脊椎动物,以及泥盆纪晚期的脊椎动物。这段时期的早期四足动物是类似两栖动物的动物,最终在古生代末期演化出爬行动物和合弓纲动物。

古生代有大量的化石,它被分为 6 个纪。

Itagnostus interstrictus - Wheeler Shale, Utah, USA - 寒武纪(≈ -507 MA) - 39.25°N 113.33°W 右侧
  1. 寒武纪- 软体动物、三叶虫、无颌鱼类
  2. 奥陶纪- 第一个脊椎动物
  3. 志留纪- 第一个陆地植物
  4. 泥盆纪- 第一个两栖动物和第一个昆虫(动物征服陆地)
  5. 石炭纪- 爬行动物的起源,第一个种子植物。热带沼泽,最终形成了煤炭。
  6. 二叠纪- 超大陆盘古大陆变得更加干燥和炎热。大规模的火山活动、大量的硫化氢气体释放以及与“大灭绝”事件相关的突然的全球变暖。

中生代

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  • 这个年代持续了大约 1.79 亿年,从大约 2.52 亿年前一直持续到大约 6600 万年前。这个年代包括三个著名的纪,即三叠纪、侏罗纪和白垩纪。
  • 在这个年代,出现了第一批龟类、鳄鱼、哺乳动物、鸟类和开花植物。
  • 中生代被称为爬行动物时代。它们起源于三叠纪,在侏罗纪达到鼎盛并达到最大体型,并在第三个也是最后一个纪,即白垩纪的末期,大部分灭绝。
  • 三叠纪的环境总体上温暖。当时还没有极地冰盖,赤道与极地之间的温差远小于今天。大陆仍然连接在一起,这导致了盘古大陆中心区域出现了沙漠环境。这使得生命难以在大陆中心区域生存,这就是为什么大多数恐龙和其他生命形式生活在靠近海岸线的原因。
  • 三叠纪-侏罗纪时期的动物群 Wellcome M0008776
    在侏罗纪时期,超大陆盘古大陆分裂。北部被称为劳亚大陆,它正在分裂成最终形成北美和欧亚大陆的陆地,为中央大西洋和墨西哥湾打开了盆地。侏罗纪时期以恐龙数量和多样性的增加而闻名。在这一时期的开始,像双足食肉恐龙兽脚类动物这样的恐龙体型小,骨骼轻盈,以昆虫或其他小型恐龙为食。哺乳动物在侏罗纪时期继续多样化,但仍然体型小,夜行动物,可能是为了避免与恐龙竞争。这些早期的哺乳动物几乎都是草食动物、食虫动物和食果动物(以水果为食)。
  • 白垩纪通常被称为“恐龙时代”的最后一个时期,但这并不意味着那时没有出现新的恐龙种类。在白垩纪期间,出现了第一批角龙类和肿头龙类恐龙。同时,我们也发现了许多昆虫、现代哺乳动物和鸟类群体的化石,以及第一批开花植物。
  • 白垩纪-古近纪灭绝事件被认为是由大约 6600 万年前一颗小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛附近造成的。
    撞击事件
    “大灭绝”标志着恐龙时代的结束,新近纪开始。

新近纪

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  • 这个时代是人类生存的时代,从大约 6600 万年前一直持续到今天。
  • 随着恐龙的消失,哺乳动物繁盛起来,多样性也大大增加。犬类、鲸类、马类、猫类、熊类、浣熊类和灵长类(猴子、猿类、人类)都在这个时代出现。开花植物在这个时代也高度多样化。
  • “新近纪”一词源于希腊语,意思是“最近的生命”。
  • 新近纪分为两个主要时期
Tertiary Period:(now referred to as the Paleogene and Neogene)
  • 鸟类、昆虫、哺乳动物、开花植物现在与今天的物种相似
  • 人类的早期祖先出现在第三纪末期
Quaternary Period: 
  • 地球历史的最后 160 万年。
  • 被称为智人(人类)时代。

洞狮、剑齿虎、洞熊、巨鹿、披毛犀和猛犸象是第四纪的主要物种。没有恐龙,植物生命在新近纪有机会繁荣发展。今天几乎所有植物都起源于新近纪。

试试这个简短的测验,测试一下你在阅读本章后学到了什么!

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1 哪个时代被称为爬行动物时代?

新近纪
古生代
泥盆纪
中生代

2 以下哪个不是中生代的时期?

侏罗纪
三叠纪
白垩纪
寒武纪

3 中生代超级大陆的名字是什么?

罗迪尼亚
冈瓦纳
盘古大陆
欧亚大陆

4 什么事件标志着中生代的结束?

人类的进化
地球停止自转
白垩纪末期的大规模灭绝
以上都不是

5 我们现在生活在哪个时期?

第四纪
第三纪
奥陶纪
白垩纪

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