地质时间简史！

地球的历史

已经有40多亿年了，

而我们人类的演化

仅仅只是其中很小的一部分。

地球演化

我们绞尽脑汁

也只能想象一下几百年的历史，

而数十亿年的时光

对我们来说的确是有些遥远！

因此，为了帮助我们理解时间的全貌，

地质学家将目光转向了地层。

通过观察我们脚下的地层，

地质学家已经能够识别和

描述生命历史上的关键事件

——从进化多样性的爆发到

灾难性的灭绝事件。

这些关键事件

“新生和消亡” 

构成了地球生命故事的篇章。

 而将这些篇章

联系到一起的纽带便是：

地质年代表。

先从地质年代表的历史来说起吧！

地质年代表的历史

由于搞清楚如何读懂

地层中的历史并不容易。

因此人类在很长一段时间里，

并不知道地球有多古老，

也不知道在远古时代到底发生了什么，

更不知道以什么顺序发生。

而在1669年，

丹麦科学家尼古拉斯·斯蒂诺

(Nicolas Steno)发表了

第一部地层学定律

——解释地球外层

地层或岩层的科学。

 

尼古拉斯·斯蒂诺

斯蒂诺提出

靠近表面的层一定比

下面的层年轻。

 因此他认为挖得越深，

所发现的化石就会越古老。

 这个理论听起来似乎十分合理。

根据斯蒂诺的想法，

意大利地质学家乔瓦尼·阿迪诺

（Giovanni Arduino）更进一步，

开始为岩层命名。

18世纪60年代，

阿迪诺研究了意大利阿尔卑斯山，

根据其深度和组成

来划分它们的层次。

乔瓦尼·阿迪诺

 他把变质岩和火山岩的

最底层称为Primary layer。

上面是坚硬的沉积岩，

他称之为Secondary，

并把较软的冲积层顶层命名为

Tertiary和Quaternary。

阿迪诺阿尔卑斯山分层

但由于世界各地的岩层

并不是以同样的顺序出现的，

因此地质学家没有办法

比较不同地点的岩石。

如果没有比较地层的方法，

就不可能有统一的时间标度。

终于，在1819年，

英国地质学家威廉·史密斯

（William Smith）

找到了解决这个问题的办法：

化石。

威廉·史密斯 

通过比较来自不同岩层的

古代生物遗骸，

史密斯可以匹配它们的年龄，

不管它们相距多远。

三叶虫化石

例如，史密斯发现

许多早期三叶虫的化石

都在菊石化石的下面，

而菊石化石又在某些贝类的下面。

 因此，在世界上

任何你发现三叶虫的地方，

你都知道你看到的岩石比

菊石生活的年代要早。

三种化石

在斯蒂诺、阿迪诺和

史密斯等早期地质学家的

工作基础上，

现代科学家利用这些和

其他线索创造了

我们现在所说的地质时间尺度，

即地质年代表。

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直到今天，地质年代表

经过多次修改，

被分为五个亚组：

宙、代、纪、世、期。

以这样的增量来组织时间，

可以让我们在不同的尺度上

提出关于演化的问题。

 

比如，当时地球上有生命吗？

 如果有，是什么样子的？

 在这几百万年的时间里，

气候是什么样的？

 ......

 因此，接下来

就让我们通过了解

地质年代表的所有年代，

来看看地球历史上

最大的一幅全景图吧！

 宙 

宙是最大的时间段，

从5亿年到近20亿年不等。

而最早的宙被称为冥古宙。

冥古宙

冥古宙开始于

地球本身的形成，

大约46亿年前开始，

结束于40亿年前。

 

冥古宙以希腊地狱的名字命名，

并且也确实没有辜负它的名字。

这是唯一一个没有化石的年代。

 因为，那时候的世界

真的如同......地狱。

冥古宙时期的地球

被火山活动、宇宙轰击、

肆虐的风暴和有时热到

足以融化岩石的温度所摧毁。

 

但即使在这片灼热的荒原上，

生命也可能得以形成。 

虽然这一时期没有发现化石，

但在冥古宙的岩石中

发现了少量的有机碳，

一些专家认为

这是早期生命存在的证据。

包含冥古宙地壳的澳大利亚杰克山 

这些最初的生物

是微小的单细胞生物，

但它们最终能够塑造

整个星球的未来，

所以它们的出现

是这一时期的一个主要基准。

 

地壳的冷却结束了冥古宙，

为大陆最终形成奠定了基础。

而这种降温标志着

下一阶段的开始

——从40亿年前到

25亿年前的太古宙。

太古宙

太古宙是以

希腊单词“起源”命名的，

它曾被认为是

生命最初出现的迹象。

但至少，可以说这是

生命第一次蓬勃发展，

在原始海洋中

形成了微生物群。

 

这些微生物留下的化石

被称为叠层石，

其中最古老的——

比如在西澳大利亚发现的那些

——可以追溯到太古宙。

化石

在此期间，大气中

大部分是二氧化碳，

但蓝藻的出现

即将改变这一切。

蓝藻细菌

25亿年前，

太古宙让位给元古宙，

意为“更早的生命”。

元古宙

元古宙时期，

光合细菌和一些

多细胞形式的生命

一起向大气中

释放了大量的氧气。

这可能消灭了

地球上大部分的厌氧生物。

但它为重要的新生物

开辟了道路，

包括原始的真核生物，

它们的细胞都有一个

包裹在细胞膜内的

细胞核和细胞器。

真核生物发展成为

第一个真正的，大的，

复杂的生命形式，

比如盘状的狄更逊水母。

狄更逊水母

这些新的、更大的生物

迅速地多样化，

到5.41亿年前，

下一个宙，也就是当前的宙

——显生宙，

开始到来。

显生宙

显生宙的名字意味着可见的生命，

是生命真正变得明显的时候。

显生宙是树、恐龙、

蝾螈和人类等的家园，

也就是我们最熟知的时期。

显生宙是从距今5.41亿年至今

的一段地质时期。

以大量动物出现为标志。

我们已经走过了几十亿年，

那么这剩下的，生物最活跃的

5亿多年究竟是什么样的呢？

从这里开始，

就让我们通过探索

显生宙的各个时代，

来详细研究

“代”这个时间段吧！

 

 代 

显生宙分为古生代、中生代和新生代。

其中第一个时代是古生代，

它始于5.41亿年前。

古生代

古生代意为远古的生物时代，

这个时代最大的特征便是

可见生命的多样化，

它以一场大爆发开始

——寒武纪生命大爆发。

在世界海洋中，

这种生物多样性和

复杂性的融合

是生命史上极其重大的一件事，

因此所有在它之前出现的宙

——冥古宙、太古宙和元古宙

——被统称为前寒武纪。

在古生代初期，

化石记录突然显示出

具有矿化遗骸的复杂生物，

比如具有坚硬的外壳、外骨骼等。

这些新生物中第一个

真正广泛分布的是三叶虫。

它们在世界各地都很常见，

从威廉·史密斯

(William Smith)时代开始，

几个世纪以来，

它们一直被用作

古生代的指示化石。

但是三叶虫很快就有了竞争。

鱼长出了牙齿和下颚，

主宰了海洋，包括第一批鲨鱼和

身披骨甲的盾皮鱼。

盾皮鱼

与此同时，自太古宙大陆

形成以来一直贫瘠的土地，

终于开始有生物居住了

——先是植物，

然后是节肢动物。

植物和节肢动物

不久之后，

最早的两栖动物进化

并从水中爬出，

在泥里留下了

第一个脊椎动物的脚印。

足迹化石

2.99亿年前，盘古大陆形成，

其中心是一片巨大的沙漠。

这片沙漠很快就有了

爬行动物和哺乳动物的祖先，

它们可以在干燥的环境下

繁衍生息，不像两栖动物。

这一令人难以置信的生命增长

会永远持续下去吗？

当然没有。

2.52亿年前，

70%的陆地脊椎动物和

96%的海洋物种

从化石记录中消失了，

这一事件被称为“大灭绝”，

是地球历史上最严重的物种灭绝。

但其确切原因仍不清楚。

位于南美洲岛屿海岸的

一个可能的陨石撞击点，

也许是一个线索。

而在西伯利亚，

玄武岩层显示出

大规模的火山喷发熔岩

覆盖了大片的泛大陆。

这两起事件都发生在

古生代末期，

因此灭绝发生的原因

可能是多样而复杂的。

两起事件

无论如何，古生代开始

也许是生命爆发的一个阶段，

但它几乎以绝对的死亡告终。

生命花了数百万年才恢复，

但当它恢复时，一个新的世界，

中生代，已经到来。

中生代

中生代的年代为

2.52亿年前至6600万年前，

由于这段时期的优势动物是

爬行动物，尤其是恐龙，

因此又称为爬行动物时代。

事实上，所有的非鸟类恐龙

都只生活在中生代，

所以它们仍然是这个时代

最好的指示化石之一。

许多现代生物群体

也在这个时期进化，

如哺乳动物、青蛙、

蜜蜂和开花植物。

但是，6600万年前，

中生代结束了，

发生了另一次毁灭性的事件，

被称为白垩纪-古近纪或

K-Pg大灭绝事件。

像所有的大规模死亡一样，

K-Pg大灭绝也有很多原因，

但其中最大的原因可能是

一颗巨大的小行星撞击地球，

向大气中释放出大量的火山灰，

挡住了阳光，

在地球上造成了一场恶性寒流。

没有太阳的能量，

整个植物群落死亡，

依赖这些植物的动物

也随之死亡。

铱层岩石

这种撞击的证据可以在

中生代末期的铱层岩石中找到。

铱是地球上稀有的元素，

但在小行星和彗星中很常见。

而在墨西哥湾有一个

巨大的陨石坑，

它的年龄与这次

灭绝的日期相吻合，

成为小行星假说的确凿证据。

墨西哥湾陨石坑

K-Pg灭绝的受害者是一些陆地、

海洋和天空中最大的爬行动物，

包括我们现在所说的

所有非鸟类恐龙。

当然，鸟类在大灾难中幸存下来，

使它们成为恐龙最后幸存的世系。

由于所有的大型爬行动物都消失了，

剩下的较小的动物

能够在下一个时代

——新生代

勉强维持生计。

这便是我们的时代了。

新生代

新生代是现代生物的时代，

它标志着哺乳动物的崛起。

在K-Pg大灭绝后不久，

气候变暖，丛林遍布全球。

哺乳动物在这个温暖的世界里

很快就崛起了，

到4000万年前，

我们认识的大多数

哺乳动物群体都出现了，

比如鲸鱼、蝙蝠、

啮齿动物和灵长类动物。

但是，从3400万年前开始，

气候又开始变化。

这一次，冰盖开始在两极生长，

占据了地球上大部分的水。

这些干燥的环境创造了

一个新的栖息地，草原。

也就是在700万年前，

在这片草原上，

一种被称为Sahelanthropus的类人猿

成为了已知的第一个

直立行走的灵长类动物。

260万年前，冰盖进一步扩大，

地球进入冰河时期。

这就是我们所熟知的冰河世纪时期。

在过去的几百万年里，

我们所知道的大多数现代生命形式，

如猛犸象和剑齿虎等巨型动物

也都逐渐发展壮大。

猛犸象

剑齿虎

然而，这个物种丰富多样的时代

又一次走到了一个终点：

大约15000年前，

气候开始变暖。

在接下来的几千年里，

许多巨型动物群灭绝了。

到11700年前，

最后一次大冰期结束，

现代人类几乎居住在

地球的每个角落。

但是，人类在所谓的

冰河世纪巨型动物灭绝中

扮演了什么样的角色，

人们对此争论不休。

而从那时起，

我们人类就按照

自己的意愿开始塑造地球。

像蓝藻菌和恐龙一样，

我们对栖息地、其他生物和

生物圈本身都产生了巨大的影响。

所以，尽管我们在这个星球上的

时间相当于之前生命故事的

最后一页，但我们同样成为了

下一章的作者。

也许在多年后，

人类的时代会因为我们在

土地上留下的痕迹而被发现。

而我们的身体也将成为

这一时期的指示化石。

 

说了这么多，

不如给自己珍藏一份化石吧！