青岛小学科学六下《23、未来家园》PPT课件 (3) 11页

制 作 人 ： 马 悦 地球的未来什么样 美国亚利桑纳州弗拉格斯塔夫地质勘探局的行星 科学家们建立了一个“未来地球气候和地质”模型，通 过这个模型，人们可以感知数亿年后的地球。他们的观 点融会了地质学、海洋学、大气科学、天文学和其他学 科的最新证据。科学家们认为：有两个重要的变数主宰 着地球和生命形态。其中一个是温室效应中的二氧化碳， 它能影响全球气温；另外一个因素就是地球所接受的太 阳能。 大气中的二氧化碳锐减 今天，我们担心向大气中排放过多的温室气体——二氧化碳会使太阳的热 量散发不出去，从而使全球气候变暖。可是具有讽刺意味的是：数亿年后导致地 球气温升高、海洋消失、生命灭绝的大灾难的原因却是大气中缺乏二氧化碳。 我们人类应当感谢二氧化碳在保持地球气候恒定方面所做出的巨大贡献， 这是因为二氧化碳的作用就像是天然的温度调节器一样。如果由于某种原因地球 开始变冷，冰川期开始逼近，那么把大气中的二氧化碳吸收到地球表层和海洋的 化学反应的速度就会放慢。与此同时，不时爆发的火山活动仍会向大气中释放二 氧化碳，因此，大气中的二氧化碳的含量将会越聚越多，这又会使气温重新升高。 相反，如果地球变暖，从空气中吸走二氧化碳的反应又会加速，于是大气的温度 又会慢慢地降下来。这一机制已经有效地工作了40亿年，使地球的温度一直处于 不太极端的状态。 然而从长远来看，太阳将会变得更亮，大约每1亿年其亮度就会增加1％。 这听起来似乎没有什么大不了的，但是随着温度的升高，那些依靠热量的化学反 应将会使大气中的二氧化碳的含量下降，二氧化碳所起到的温度调节器作用将遭 到破坏。如此下去，5亿年后，大气中二氧化碳的含量将会下降到目前水平的40 ％多一点。多数的植物将会竭力争取足够的二氧化碳进行光合作用，这将会导致 大约95％的植物物种陷入困境。松树、冷杉和热带森林将让位于草、灌木和仙人 掌这些在二氧化碳含量相对较低的情况下也能成长的植物。大气中二氧化碳的含 量将会继续下降，大约在9亿年后，最终连这些植被也难以生存。最后，郁郁葱 葱的地球将变成一片土黄色。 地球环境将继续恶化。大约12亿年后，太阳将会比现在亮15个百分点左 右。地球表面的温度将升高到60至70℃，吸收大气中二氧化碳的化学反应将会 更加活跃，几乎使大气中的二氧化碳消失殆尽。海洋温度急剧升高，又增加了 大气的湿度，这使问题变得更加复杂。水汽也是温室气体，但它不能像二氧化 碳那样起到温度自动调节器的作用。大气中的水分增加意味着地球温度的升高， 这又将导致蒸发掉地表上更多的水。这一恶性循环将造成失控的温室效应：海 洋最终将会消失，只留下大片的干盐滩；大陆漂移也将慢慢停止；复杂的动物 肯定早已灭绝。 2.昼夜不再交替 美国天文学协会于2003年9月在加利福尼亚州的蒙特雷召开了一次会议， 在这次会议上，科学家向人们模拟并描绘了地球在遥远未来的苦难的模样：70 亿年后，太阳膨胀成一个巨大的红色星球，灼热地烧烤着地球；没有人能够精 确地预测那时地球和月球将如何围绕着太阳旋转，但有一种可能性是地球将被 锁定——地球一侧永远是白昼，另一侧将永远是黑夜。在未来地球永远是白昼 的一侧，太阳看起来有目前的250倍大，占据了大部分天空，而且太阳光将照射 到地球上很远的地方，事实上只有像北美洲那么大的一片地方永远处在黑暗之 中，黑暗地带周围将是一片永远处于微明状态之中的区域。 科学家利用太阳逐渐变亮的天文预测来计算地球表面的温度。通过 研究，他们发现75?郾7亿年后，太阳照射下的岩浆海的温度几乎达 到了2200℃，岩浆将开始蒸发。然而，处于黑夜一面的地球表面的 温度却很难预测。如果仍有一层厚厚的大气在漂浮的话，那么它将 会把足够的热量带到处于黑夜的一侧，这样就连黑夜的一侧也会变 得很温暖；如果没有这层大气，那么处于黑夜的一侧就会变得非常 寒冷。这种情况非常类似于只有一层薄薄的大气的水星。水星正午 时气温能达到350℃，热得足以熔化铅，可是到了夜晚，温度却急 剧下降，能降到零下170℃。科学家猜测地球黑夜的一侧气温可能 会更低，大约在零下240℃，因此这个又冷又热的地球将形成一些 奇特的天气模式。在热的一侧，像硅、镁、铁等金属以及它们的氧 化物将从岩浆海中蒸发出来。在温暖的微明区，它们又将重新凝结。 你会看到铁雨，可能还会看到一氧化硅雪。同时，从较冷的灰暗的 天空中还会飘下钾雪和钠雪。在黑暗的一侧，天气冷得足以将二氧 化碳、二氧化硫和氩冻结成一个巨大的冰帽。冰帽上有一层固态氮 冰，在此下面将是水冰(如果那时地球上还有水的话)。还存在一个 极小的可能性，就是在地球的微明区域里还保留一个平静的液态水 海洋。 说了这么多，我们需要了解这些听上去很 可怕的事情吗?回答是肯定的，因为应该知道 我们赖以生存的这个湿润的绿洲是这个蓝色 星球激烈多变的生命中的一段难得而珍贵的 平静时刻——在它从炽热的高温中轰轰烈烈 地诞生，到它向烧成灰烬并在太空消散的漫 长衰变过程中一眨眼的工夫。我们最好还是 珍惜现在居住的美丽世界，充分享受和保护 好这个多姿而富饶的灿烂世界。 ---摘自《百科知识》2005年第1期 1，地球所处的光照条件一直比较稳定。 2，地球处于一个比较安全的宇宙环境中。 3地球与太阳的距离适中使地球表面的平均气 温为15°。 4地球的体积和质量适中，其引力可以使气体 聚集在地球周围。这样才有了我们所必须的 氧气。 5地球内部的变化才形成了海洋，有了水循环， 才有了我们需要的水。 美国的“勇气”号和“机遇”号孪生火星探测器成功登上火星 后，人类探索自己星球以外的高级生命和追求地外栖息地的愿望就 更加强烈了。除了地球，人类到底还能不能找到理想的栖息地，火 星是否可以成为人类的另一个栖息地呢？ 也许现在还不可能有确 切的答案，但是，一些研究结果可能帮助我们做出一些理性的分析。 澳大利亚新南威尔士大学的查尔斯·莱恩威弗等认为，银河系大概 有10％的星球适合人类生存。他们建立了一个银河系演化模式，分 析后提出了生命可以存在的4个条件：有一颗主星的存在；有足够 的重金属形成陆地星球；有供生物进化足够长的时间；位于免遭超 新星爆炸所引起的伽马射线辐射的安全位置。 以此来看，银河系 有一个“生命可存在区域”位于距银河系中心25000光年的缓慢扩 张区域。这个区域包括40亿年至80亿年所形成的星球，其中四分之 三的星球比太阳早10亿年形成。 这只是一个推论，需要事实来证明。即使这个推论正确，也不能说明这些星球就 适宜人类居住，因为有高级生命的存在并不等于那里适宜人类生存。其次，人类 要跑到以光年计算距离的星球上去生存真是黄粱美梦。最佳候选者可能只有现在 最为热闹的火星了。 美国国家航空航天局和美国地理协会得出了一个不很明确 的结论。尽管人类可以乘坐航天飞机赶到火星，但火星上不利于人类生存的条件 还是非常明显的。火星比地球寒冷得多，平均温度零下40至零下60摄氏度。火星 上存在宇宙高能离子辐射、宇宙磁场，对人体健康极为不利。虽然它们不致于让 登上火星的人马上死亡，但是到达火星上的人所受到的辐射比在国际空间站上的 宇航员所受到的辐射还要大一倍。 这种危害是慢性的和致命的。只要在火星上 呆上不长时间，就可能因辐射而患上各类癌症、白内障以及神经系统受到伤害后 的各种疾病。 由于火星引力只有地球的38％，大气压仅有地球的1％，因此火星 上的微重力环境也是对人类生命和健康的挑战。在微重力环境下，人的肌肉会萎 缩、骨骼因钙的丢失会软化、基因也会发生突变，人的免疫系统会受到影响，免 疫B细胞抗体释放减少，T细胞识别病原体和活动能力降低。这样人体中的病毒也 会增加，像宇航员唾沫中的病毒数量会增加一样。 最近俄罗斯专家在国际空间 站进行的研究也证实，在失重条件下，人的免疫力会下降。2003年10月20日，俄 罗斯考察员卡列里把免疫细胞和癌细胞带到了空间站，10月28日又由另外两名人 员带回地面。这一研究表明在微重力条件下，虽然单个的免疫细胞的功能没有受 到影响，仍然能够寻找、识别和攻击癌细胞和异类细胞，但是人体整体的免疫系 统在失重条件下会发生功能减弱和低下。 当然，即便有这些结论，也不足以阻 挡人类向火星或其他星球的进军与移民，因为人类一向有信心和豪情：没有条件， 创造条件也要上。那么在火星上可以创造什么样的条件让人类移居呢？ 一些人的规划是在火星的隐蔽处修建住宅，使用有效降低辐射的建 筑材料造房屋，所有穿着要使用防辐射材料。大概在2015年至火星 与地球的环境比较相似，当然不排除还有其他星球上的环境与地球 更相似，比如土星的第6颗卫星泰坦，但它离地球太远。而其他星 球比火星上的环境更恶劣。综合以上情况，人们便可以对“人类是 否有地球以外的栖息地”得出结论了。2030年上火星不超过100人， 主要任务是探索和分析火星上的气候、辐射状况，寻找生命和使生 命赖以生存的环境，试种作物。在2030年至2080年，在火星上建造 化工厂和核电站，形成温室效应，使火星上摄氏零下几十度的温度 上升到摄氏零下几度。这时上去的是科学家、工程技术人员、医生 等。第三个时期将有少量人群移居。那时，火星上的温度已经达到 摄氏零下几度，有植物生长和形成，大气层逐渐加厚，二氧化碳和 水能从地下渗出。人类可以不穿防护服，但仍须带呼吸器进行呼吸。 这时大概可以移居上万人。到2150年，火星大气层形成，气温平均 在摄氏零度，可以正常种植和收获庄稼。绿色植物已经化解和阻挡 了辐射，空气也足够人们呼吸，火星上开始形成城市。这时可以大 规模向火星移民了。这个规划是科学幻想还是宏伟蓝图？那就看人 类到底有没有这样的能力，大自然认不认同人类的想像力和创造力 了。