大历史，小世界：从大爆炸到你（出书版） 作者:辛西娅·斯托克斯·布朗/译者:徐彬/ 于秀秀/刘晓婷
第 12 章
随着地球温度升高，内部熔化，元素因密度不同自行分类，地质学家称这一过程为“化学分化”。（没错，我们讨论的学科又发生了变化，自天文学、物理学和化学之后，这次又转到了地质学。）地球发生熔融后，像铁和镍等重元素，沉入了地球中心，较轻的元素待在中间，而最轻的元素则上升到地球表面。
地质学家将地球历史的前6亿年（46亿～40亿年前）称为“冥古代”（Hadean Eon）。这个名字源于希腊语的“冥府”（Hades），古希腊人死后灵魂就存在于这个地方。而用Eon这个词，是因为基督徒将这个希腊语单词看作与基督教所说的“地狱”同义。
最初，地球自转速度很快，自转一周仅需8小时左右。到了大约40亿年前，由于月球和太阳起到了“刹车”的功能，地球自转的速度放缓，自转一周延长到15小时。当时的太阳比现在暗淡，其光度仅为目前的25％～30%左右。如果当时有人类存在的话，透过满是二氧化碳的空气看过去，天空会呈现一片红色。小行星依然频繁撞击地球，但是频率降了下来。地球表面所有水分都蒸发了，形成弥补的云层。炽热的地表上，火山不停地喷出岩浆——真是我们想象中的地狱般的存在。
经过很长时间，辐射和小行星撞击不断减少，地球温度慢慢冷却下来。随着地球温度下降，水蒸气变成温暖的液体降到地面，这雨一下就是几百万年。那这些水最初又是从何而来呢？很大一部分来自最初撞击在一起并形成地球的物质团块。后来，又有大量彗星撞击地球，而彗星大部分由冰组成，给地球带来了更多的水。
至少在38亿年前，地球已经足够冷却，得以形成海洋。海洋吸收了空气中大量的二氧化碳，使天空呈现蓝色。某个大陆地壳开始形成。2010年，在澳大利亚西部发现了一颗锆石晶体，经测定有44亿年的历史，是已知的地球上最古老的物质。在加拿大、澳大利亚、南非和格陵兰岛，已发现有38亿年历史的岩石。据估计，30亿年前，今天地壳的65%已经形成。人们认为，20亿年前，板块构造活动剧烈。
至少在35亿年前，地球已经具备了使生命有可能出现的不同寻常的特点。或许，其中关键的特点就是地球与太阳的距离：这个距离恰好能使水以液体的形式存在于地球表面。假如地球距太阳太近，地球表面的水就会蒸发为气体；假如地球距太阳太远，地球表面的水就会凝结成冰。
分层结构是地球的另一个关键特点。地球中心是由铁和镍构成的固体内核，虽然高温使其呈现液态，但引力带来的巨大压力，又使其表现得像固态。流动的液态铁和镍构成的外核产生了地球的“磁场”。再往上一层是地幔，虽为固体，但在更长的时间尺度里，却是流动的，会带着陆地移动。陆地下方缓慢流动的地幔，其深度大约能达到650千米（约404英里），再往上就是大陆地壳，平均深度为35千米（22英里）。海洋深约5千米（3英里），海底下方的地壳深度约为5千米（3英里），地壳下方就是地幔了。最后一点，是地球有一层围绕在其外部的薄薄的大气。引力让大气层能够保留下来，把我们与外太空隔开。
地球的分层结构对生命来说非常关键。上文提到，由于流动的熔融的铁产生电流，因此液态外核产生了磁场。磁场保护地球表面的生物免受宇宙射线（高能质子和原子核）的伤害。
地幔底部的温度要比顶部高。底部的热量传导到顶部，就像在锅里熬豌豆汤一样，虽未沸腾，但却会慢慢翻滚。由于板块浮在上地幔之上，这使得板块活动起来。在某些板块的交界处，一个板块会俯冲进入另一个板块下方，重新变成地幔。地球表面的大部分物质就是这样不断循环再造。这个周期大约需要5亿年。
地球的大小也是使生命有可能出现的关键特性。假如地球再小些，其引力就无法留住大气或地球表面的液态水，而这两者对生命来说都是至关重要的；假如地球再大些，其引力就会把陆地上的绝大部分生物压扁。
此外，地轴倾斜也是生命产生的关键因素。在地球绕太阳公转的轨道中，有一部分北半球朝太阳方向倾斜，另一部分北半球偏离太阳。太阳照射地球角度的变化使得到达地球的热量发生变化。地球自转轴并不改变，变的是地球在轨道上的位置。（嗯，地轴的倾斜角度实际上会有微小变化，见下文。）
朝太阳倾斜的半球接收更多直接来自太阳的辐射，也就获得了更多热量，我们称这个季节为夏季。当我们所在的半球偏离太阳时，冬季就来了。南半球的季节与北半球相反。赤道附近的热带季节变化不明显。
地球的内部结构
图中显示了地球内部的液态流动。地壳外部扭动的线条代表的是火山。
太阳的热量到底有多少到达了地球呢？这是个相当复杂的问题。从大的时间跨度来说，并不稳定，也不始终如一。地球的轨道（与太阳之间的距离）有所变化，另外地轴也会发生摇摆，此外倾角也会稍微发生变化。
米兰科维奇循环
这些周期体现在地轴倾斜角度的变化、地轴摆动和公转轨道形状变化——后者叫作偏心率，或与圆形轨道的偏差。塞尔维亚天文学家米卢廷·米兰科维奇（Milutin Milankovitch，1879—1958）首次发现了这些周期，遂以他的名字命名。
地球轨道是椭圆形的，1月份时与太阳之间的距离比7月份时要近483万千米（300万英里）。但地球轨道的椭圆程度也在变化，一段时间椭圆的程度高，然后越来越接近圆形，然后再变得椭圆，大约每10万年循环一次。地轴倾斜角度则大约每4.1万年从21.5°到24.5°之间变动一个循环。（若不是月球引力对地球起到了稳定作用，地轴的变化幅度会更大。）地轴每2.1万年摆动一次。地球轨道、地轴倾角以及地轴的摆动，是由太阳和月球对地球的引力，以及金星、火星、木星和土星与地球的距离变化导致的。这些行星质量都很大，当它们以规律的周期接近地球时，其引力会扭曲地球轨道和倾斜角度。我们生活在引力系统中，所有事物都在相互拖拽。而所有这些，也会略微改变到达地球的辐射总量和分布，继而影响气候。
地球加工元素
地球是太阳系中唯一一颗变动不安的行星。从大的时间跨度来看，没有任何地表特征是恒定不变的。地幔的缓慢流动导致大陆移动、破裂、连接，并循环变成地幔，周而复始。
地球和大气层几乎形成了一个元素和养分的密闭的系统。（对于来自太阳的能量，这个系统是开放的。）地球上的所有原子，几乎都已存在了46亿年，自地球形成之日起就有。少量其他原子来自小行星。除了最轻的氢和氦之外，引力使得所有原子都无法逃离地球，而且即便是那2种最轻的原子，也损失得非常缓慢。整体看来，地球基本上拥有固定的原子“预算”。
那么，如果不考虑大气层的话，地球的主要元素是什么呢？其中的四大元素分别是：铁、氧、硅和镁。这四大元素合起来构成了地球质量的90%以上。地壳本身则几乎有一半是氧，25%是硅，5%是铁。另外，还有一大长串的其他元素，各自只占极小的比例。
这些比例很小的元素的原子并非静止不动，无所事事。它们以不同的组合方式，在地球系统（大气层、生物圈、水和土壤系统、地壳、地幔和地核）中的不同地方或不同存储区之间运动。这一运动叫作“生物地球化学循环”，是地质活动和生命共同作用形成的封闭体系中的循环流动。
对于地球生命来说，至少有4种至关重要的生物地球化学循环，它们分别是碳循环、氮循环、氧循环和水循环。首先，我们来认识一下碳循环。通过燃烧化石明正严重影响着碳循环。（参见[domain]）
稀土元素
所谓的“稀土元素”（Rare Earth Elements），如今经常成为新闻话题，是因为电子制造商需要稀土元素来制造手机和电脑。但其实将其称作“稀土”是用词不当，这些元素并非特别稀缺，只是大家对其都不熟悉罢了。
有些稀土元素在地壳中就像铜、锡、锌一样常见。即便最不常见的稀土元素（铥和镏），也几乎比金常见200倍。
稀土元素不富集在矿床中，不易开采。它们分布得非常分散，要想开采，需要破坏大面积的地表。目前，中国是世界上开采稀土元素最多的国家，付出了沉重的环境代价。现在，其他国家也在加紧开采稀土元素。人类建立“循环系统”势在必行，不仅要循环使用难以开采的元素，还要保护水系统免受这些元素的污染，如果简单地丢弃这类元素制造的产品，会毒化水系统。
火山把二氧化碳喷到空气中，就会使碳原子进入大气层。在大气层中，二氧化碳溶解在雨水中，形成酸雨。酸雨落在裸露的岩石上，会将其分解，雨水携带着岩石中更多的碳，流入溪流和江河，汇入海洋。在海洋中，碳组成了鱼类、浮游生物和贝类的身体和外壳。而这些生物死后，残骸沉入海底，形成岩石。板块构造活动最终又让海底岩石返回地幔，进入高温的内部地幔进行循环。火山喷发再次把碳原子从那里带出来，释放到大气中。据估计，完成这样的一个循环平均需要1.5亿年左右。
碳循环
数百万年之后，通过火山喷发，碳再次进入大气层。酸雨将碳带回地表，流入海洋，成为岩石的一部分，之后再次循环进入上地幔，然后再一次通过火山喷发回到大气中。
今天的月球地质学家是如何做研究的？
天文学家已经详细了解了遥远恒星的构成，但在那之后的几十年里，没有人知道月球是由什么构成的。这个反差似乎很奇怪，毕竟，月球比恒星离地球近得多。
但要考虑一点：月球本身不发光，它所有的光都是反射太阳的光。由于月球本身不发光，天文学家就无法绘制月光的光谱。没有光谱，就无法知道构成月球的元素。
1967年4月20日，美国国家航空航天局向月球发送的带有土壤挖掘装置的设备成功登陆月球。按照计划，它有14天的日照时间，之后月球进入14天的夜晚，它会用尽太阳能板储存的电。1969年11月，阿波罗12号的宇航员带回了这个设备的一些部件。
1969年7月29日，人类第一次登上月球。接下来的3年里，执行阿波罗任务的宇航员，从6处不同的探索基地，收集并带回了重达382千克（842磅）的月球岩石、岩芯、沙砾、沙和尘土。苏联的自动化航天器也从其他登陆点带回了300克（0.66磅）的采样。
美国收集的月球岩石主要存放在得克萨斯州休斯敦市的林顿·约翰逊（Lyndon B. Johnson）太空中心。一些样品分配给了一些科学家和教育专家。（大家可以来此虚拟旅游，了解存放月球样品的大楼的情况。请登录：[domain]。）
月球地质学家已经对这些月球岩石做了分析，确定月球的年龄约为44.5亿年。经研究发现，月球的构成元素与地球相同，只是比例不同。月球地质学家总结了关于月球起源的现有理论，这些理论得到了月球岩石的化学构成的证实——其构成与地球地幔岩石的构成非常类似。月壳大约形成于44亿年前，之后经历了密集的小行星撞击。由于板块构造运动造成的地表腐蚀和陆地循环，地球上没有留下小行星撞击的痕迹。但月球没有板块构造运动，地质学家根据月球上的证据推断，地球在那段时期也一定遭受了小行星的密集撞击。
2014年11月19日，体积相当于洗衣机大小的“菲莱号”航天器登陆一颗彗星，这颗彗星距地球约5亿千米（3.11亿英里），运行速度达每小时6.6万千米（4.1万英里）。这台小型的航天器弹回了好几次之后，才成功抛锚，让德国达姆施塔特任务指挥中心的人员好一顿紧张。这个航天器是罗塞塔号释放的。罗塞塔探测器是10年前发射进入太空的，是欧洲航天局的一个航天项目。该探测器绕地球进行了3次“引力助推”（或称“引力弹弓效应”），又绕火星进行一次引力助推，使其充分加速才得以抵达该彗星。分析这台航天器收集到的数据尚需时日。
知识前沿的疑问
·大型小行星撞击地球的概率是多少呢？
小行星是绕太阳运行的岩态物体，很少或者几乎没有冰。流星是小块石头在地球大气层燃烧形成的一道光线。陨石就是撞到地球表面的来自太空的石头。彗星大部分都是冰构成的。其实，科学家使用这套术语的时候并不那么一致。
现在，每年依然有约4万吨太空物质——多为岩石、灰尘和水撞击地球。但由于多数太小，人们看不到。
通常，任何进入地球大气层的直径小于10米（约33英尺）的物体，还没等撞到地球，就会以“流星”的形式“烧尽”。由于大气中的原子与这些物体发生摩擦，物体的温度升高，导致其碎裂。
但是偶尔有体积较大的小行星能抵达地球表面，或是几乎到达地面。俄罗斯的车里雅宾斯克市2013年就发生了这类事件。该市位于乌拉尔山脉（欧洲与亚洲的分界）东部，居民有100万。2013年2月15日清晨，在车里雅宾斯克上空29.7千米（18.4英里）处，一个直径约20米（66英尺）的物体爆炸，其亮度不亚于太阳。大气吸收了爆炸产生的大部分能量，但是爆炸依然产生了一股气体和尘埃云，带来的冲击波损毁了6个城市的7200座建筑，大多数都是门窗玻璃受损。没有人员死亡，但多人受伤，多数是碎玻璃所伤。大家可以上网搜索“车里雅宾斯克小行星事件”。
由于这颗小行星进入的路径贴近太阳，太阳的光亮使得人们没有观察到它。因为进入地球大气层时的角度较浅，所以飞行的时间更长，导致其解体。如果进入角度再大些，后果将严重得多。16小时之后，又一颗与它没有联系的小行星——据估计，它的直径为30米（98英尺）——接近了地球，距离地球仅有2.7万千米（1.6万英里），但是没有撞上。
过去有历史记录的5000年里，已知最大的撞击事件发生在1908年6月30日，位于西伯利亚通古斯卡河附近的一个无人区。一个直径据估计为60米（197英尺）的物体，在地面上方5～10千米（3～6英里）处发生爆炸。没有人员伤亡，但是2200平方千米（1367平方英里）内的8000万棵树，都因爆炸产生的高温而死亡。
天文学家才刚刚开始研究来自太空的撞击的频率。一项研究表明，刚刚过去的20年里，有60颗直径约为20米（66英尺）的小型的小行星，进入了地球大气层。除了检测核武器测试的传感器检测到它们之外，多数都未被常规手段检测到。
天文学家估计，约有10～20颗直径为10～20千米（6～12英里）的较大的小行星，目前正在绕太阳旋转，其轨道可能接近到与地球轨道相交。绕太阳运行的有一定规模的小行星有100万颗，而天文学家目前仅追踪到其中的1％左右。想通过天文望远镜检测这些小行星比较困难，但是对于某颗正在朝地球飞来的小行星，通过发送航天器改变它的方向，难度或许小点。
检测发现大型小行星的计划正在进行，同时，人们也在研究如何改变它们的方向。位于马萨诸塞州坎布里奇的小行星中心（Mino<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a>），自1947年开始就在对彗星和小行星的轨道进行编目。NASA有一个近地天体计划，欧盟也制定了小行星防护盾计划（NEO Shield program）。2014年6月30日，天文学界举行了第一次“小行星日”活动。（欲了解更多关于近地天体的信息，请登录：[domain]。）
第 12 章
恋耽美
第 12 章
随着地球温度升高，内部熔化，元素因密度不同自行分类，地质学家称这一过程为“化学分化”。（没错，我们讨论的学科又发生了变化，自天文学、物理学和化学之后，这次又转到了地质学。）地球发生熔融后，像铁和镍等重元素，沉入了地球中心，较轻的元素待在中间，而最轻的元素则上升到地球表面。
地质学家将地球历史的前6亿年（46亿～40亿年前）称为“冥古代”（Hadean Eon）。这个名字源于希腊语的“冥府”（Hades），古希腊人死后灵魂就存在于这个地方。而用Eon这个词，是因为基督徒将这个希腊语单词看作与基督教所说的“地狱”同义。
最初，地球自转速度很快，自转一周仅需8小时左右。到了大约40亿年前，由于月球和太阳起到了“刹车”的功能，地球自转的速度放缓，自转一周延长到15小时。当时的太阳比现在暗淡，其光度仅为目前的25％～30%左右。如果当时有人类存在的话，透过满是二氧化碳的空气看过去，天空会呈现一片红色。小行星依然频繁撞击地球，但是频率降了下来。地球表面所有水分都蒸发了，形成弥补的云层。炽热的地表上，火山不停地喷出岩浆——真是我们想象中的地狱般的存在。
经过很长时间，辐射和小行星撞击不断减少，地球温度慢慢冷却下来。随着地球温度下降，水蒸气变成温暖的液体降到地面，这雨一下就是几百万年。那这些水最初又是从何而来呢？很大一部分来自最初撞击在一起并形成地球的物质团块。后来，又有大量彗星撞击地球，而彗星大部分由冰组成，给地球带来了更多的水。
至少在38亿年前，地球已经足够冷却，得以形成海洋。海洋吸收了空气中大量的二氧化碳，使天空呈现蓝色。某个大陆地壳开始形成。2010年，在澳大利亚西部发现了一颗锆石晶体，经测定有44亿年的历史，是已知的地球上最古老的物质。在加拿大、澳大利亚、南非和格陵兰岛，已发现有38亿年历史的岩石。据估计，30亿年前，今天地壳的65%已经形成。人们认为，20亿年前，板块构造活动剧烈。
至少在35亿年前，地球已经具备了使生命有可能出现的不同寻常的特点。或许，其中关键的特点就是地球与太阳的距离：这个距离恰好能使水以液体的形式存在于地球表面。假如地球距太阳太近，地球表面的水就会蒸发为气体；假如地球距太阳太远，地球表面的水就会凝结成冰。
分层结构是地球的另一个关键特点。地球中心是由铁和镍构成的固体内核，虽然高温使其呈现液态，但引力带来的巨大压力，又使其表现得像固态。流动的液态铁和镍构成的外核产生了地球的“磁场”。再往上一层是地幔，虽为固体，但在更长的时间尺度里，却是流动的，会带着陆地移动。陆地下方缓慢流动的地幔，其深度大约能达到650千米（约404英里），再往上就是大陆地壳，平均深度为35千米（22英里）。海洋深约5千米（3英里），海底下方的地壳深度约为5千米（3英里），地壳下方就是地幔了。最后一点，是地球有一层围绕在其外部的薄薄的大气。引力让大气层能够保留下来，把我们与外太空隔开。
地球的分层结构对生命来说非常关键。上文提到，由于流动的熔融的铁产生电流，因此液态外核产生了磁场。磁场保护地球表面的生物免受宇宙射线（高能质子和原子核）的伤害。
地幔底部的温度要比顶部高。底部的热量传导到顶部，就像在锅里熬豌豆汤一样，虽未沸腾，但却会慢慢翻滚。由于板块浮在上地幔之上，这使得板块活动起来。在某些板块的交界处，一个板块会俯冲进入另一个板块下方，重新变成地幔。地球表面的大部分物质就是这样不断循环再造。这个周期大约需要5亿年。
地球的大小也是使生命有可能出现的关键特性。假如地球再小些，其引力就无法留住大气或地球表面的液态水，而这两者对生命来说都是至关重要的；假如地球再大些，其引力就会把陆地上的绝大部分生物压扁。
此外，地轴倾斜也是生命产生的关键因素。在地球绕太阳公转的轨道中，有一部分北半球朝太阳方向倾斜，另一部分北半球偏离太阳。太阳照射地球角度的变化使得到达地球的热量发生变化。地球自转轴并不改变，变的是地球在轨道上的位置。（嗯，地轴的倾斜角度实际上会有微小变化，见下文。）
朝太阳倾斜的半球接收更多直接来自太阳的辐射，也就获得了更多热量，我们称这个季节为夏季。当我们所在的半球偏离太阳时，冬季就来了。南半球的季节与北半球相反。赤道附近的热带季节变化不明显。
地球的内部结构
图中显示了地球内部的液态流动。地壳外部扭动的线条代表的是火山。
太阳的热量到底有多少到达了地球呢？这是个相当复杂的问题。从大的时间跨度来说，并不稳定，也不始终如一。地球的轨道（与太阳之间的距离）有所变化，另外地轴也会发生摇摆，此外倾角也会稍微发生变化。
米兰科维奇循环
这些周期体现在地轴倾斜角度的变化、地轴摆动和公转轨道形状变化——后者叫作偏心率，或与圆形轨道的偏差。塞尔维亚天文学家米卢廷·米兰科维奇（Milutin Milankovitch，1879—1958）首次发现了这些周期，遂以他的名字命名。
地球轨道是椭圆形的，1月份时与太阳之间的距离比7月份时要近483万千米（300万英里）。但地球轨道的椭圆程度也在变化，一段时间椭圆的程度高，然后越来越接近圆形，然后再变得椭圆，大约每10万年循环一次。地轴倾斜角度则大约每4.1万年从21.5°到24.5°之间变动一个循环。（若不是月球引力对地球起到了稳定作用，地轴的变化幅度会更大。）地轴每2.1万年摆动一次。地球轨道、地轴倾角以及地轴的摆动，是由太阳和月球对地球的引力，以及金星、火星、木星和土星与地球的距离变化导致的。这些行星质量都很大，当它们以规律的周期接近地球时，其引力会扭曲地球轨道和倾斜角度。我们生活在引力系统中，所有事物都在相互拖拽。而所有这些，也会略微改变到达地球的辐射总量和分布，继而影响气候。
地球加工元素
地球是太阳系中唯一一颗变动不安的行星。从大的时间跨度来看，没有任何地表特征是恒定不变的。地幔的缓慢流动导致大陆移动、破裂、连接，并循环变成地幔，周而复始。
地球和大气层几乎形成了一个元素和养分的密闭的系统。（对于来自太阳的能量，这个系统是开放的。）地球上的所有原子，几乎都已存在了46亿年，自地球形成之日起就有。少量其他原子来自小行星。除了最轻的氢和氦之外，引力使得所有原子都无法逃离地球，而且即便是那2种最轻的原子，也损失得非常缓慢。整体看来，地球基本上拥有固定的原子“预算”。
那么，如果不考虑大气层的话，地球的主要元素是什么呢？其中的四大元素分别是：铁、氧、硅和镁。这四大元素合起来构成了地球质量的90%以上。地壳本身则几乎有一半是氧，25%是硅，5%是铁。另外，还有一大长串的其他元素，各自只占极小的比例。
这些比例很小的元素的原子并非静止不动，无所事事。它们以不同的组合方式，在地球系统（大气层、生物圈、水和土壤系统、地壳、地幔和地核）中的不同地方或不同存储区之间运动。这一运动叫作“生物地球化学循环”，是地质活动和生命共同作用形成的封闭体系中的循环流动。
对于地球生命来说，至少有4种至关重要的生物地球化学循环，它们分别是碳循环、氮循环、氧循环和水循环。首先，我们来认识一下碳循环。通过燃烧化石明正严重影响着碳循环。（参见[domain]）
稀土元素
所谓的“稀土元素”（Rare Earth Elements），如今经常成为新闻话题，是因为电子制造商需要稀土元素来制造手机和电脑。但其实将其称作“稀土”是用词不当，这些元素并非特别稀缺，只是大家对其都不熟悉罢了。
有些稀土元素在地壳中就像铜、锡、锌一样常见。即便最不常见的稀土元素（铥和镏），也几乎比金常见200倍。
稀土元素不富集在矿床中，不易开采。它们分布得非常分散，要想开采，需要破坏大面积的地表。目前，中国是世界上开采稀土元素最多的国家，付出了沉重的环境代价。现在，其他国家也在加紧开采稀土元素。人类建立“循环系统”势在必行，不仅要循环使用难以开采的元素，还要保护水系统免受这些元素的污染，如果简单地丢弃这类元素制造的产品，会毒化水系统。
火山把二氧化碳喷到空气中，就会使碳原子进入大气层。在大气层中，二氧化碳溶解在雨水中，形成酸雨。酸雨落在裸露的岩石上，会将其分解，雨水携带着岩石中更多的碳，流入溪流和江河，汇入海洋。在海洋中，碳组成了鱼类、浮游生物和贝类的身体和外壳。而这些生物死后，残骸沉入海底，形成岩石。板块构造活动最终又让海底岩石返回地幔，进入高温的内部地幔进行循环。火山喷发再次把碳原子从那里带出来，释放到大气中。据估计，完成这样的一个循环平均需要1.5亿年左右。
碳循环
数百万年之后，通过火山喷发，碳再次进入大气层。酸雨将碳带回地表，流入海洋，成为岩石的一部分，之后再次循环进入上地幔，然后再一次通过火山喷发回到大气中。
今天的月球地质学家是如何做研究的？
天文学家已经详细了解了遥远恒星的构成，但在那之后的几十年里，没有人知道月球是由什么构成的。这个反差似乎很奇怪，毕竟，月球比恒星离地球近得多。
但要考虑一点：月球本身不发光，它所有的光都是反射太阳的光。由于月球本身不发光，天文学家就无法绘制月光的光谱。没有光谱，就无法知道构成月球的元素。
1967年4月20日，美国国家航空航天局向月球发送的带有土壤挖掘装置的设备成功登陆月球。按照计划，它有14天的日照时间，之后月球进入14天的夜晚，它会用尽太阳能板储存的电。1969年11月，阿波罗12号的宇航员带回了这个设备的一些部件。
1969年7月29日，人类第一次登上月球。接下来的3年里，执行阿波罗任务的宇航员，从6处不同的探索基地，收集并带回了重达382千克（842磅）的月球岩石、岩芯、沙砾、沙和尘土。苏联的自动化航天器也从其他登陆点带回了300克（0.66磅）的采样。
美国收集的月球岩石主要存放在得克萨斯州休斯敦市的林顿·约翰逊（Lyndon B. Johnson）太空中心。一些样品分配给了一些科学家和教育专家。（大家可以来此虚拟旅游，了解存放月球样品的大楼的情况。请登录：[domain]。）
月球地质学家已经对这些月球岩石做了分析，确定月球的年龄约为44.5亿年。经研究发现，月球的构成元素与地球相同，只是比例不同。月球地质学家总结了关于月球起源的现有理论，这些理论得到了月球岩石的化学构成的证实——其构成与地球地幔岩石的构成非常类似。月壳大约形成于44亿年前，之后经历了密集的小行星撞击。由于板块构造运动造成的地表腐蚀和陆地循环，地球上没有留下小行星撞击的痕迹。但月球没有板块构造运动，地质学家根据月球上的证据推断，地球在那段时期也一定遭受了小行星的密集撞击。
2014年11月19日，体积相当于洗衣机大小的“菲莱号”航天器登陆一颗彗星，这颗彗星距地球约5亿千米（3.11亿英里），运行速度达每小时6.6万千米（4.1万英里）。这台小型的航天器弹回了好几次之后，才成功抛锚，让德国达姆施塔特任务指挥中心的人员好一顿紧张。这个航天器是罗塞塔号释放的。罗塞塔探测器是10年前发射进入太空的，是欧洲航天局的一个航天项目。该探测器绕地球进行了3次“引力助推”（或称“引力弹弓效应”），又绕火星进行一次引力助推，使其充分加速才得以抵达该彗星。分析这台航天器收集到的数据尚需时日。
知识前沿的疑问
·大型小行星撞击地球的概率是多少呢？
小行星是绕太阳运行的岩态物体，很少或者几乎没有冰。流星是小块石头在地球大气层燃烧形成的一道光线。陨石就是撞到地球表面的来自太空的石头。彗星大部分都是冰构成的。其实，科学家使用这套术语的时候并不那么一致。
现在，每年依然有约4万吨太空物质——多为岩石、灰尘和水撞击地球。但由于多数太小，人们看不到。
通常，任何进入地球大气层的直径小于10米（约33英尺）的物体，还没等撞到地球，就会以“流星”的形式“烧尽”。由于大气中的原子与这些物体发生摩擦，物体的温度升高，导致其碎裂。
但是偶尔有体积较大的小行星能抵达地球表面，或是几乎到达地面。俄罗斯的车里雅宾斯克市2013年就发生了这类事件。该市位于乌拉尔山脉（欧洲与亚洲的分界）东部，居民有100万。2013年2月15日清晨，在车里雅宾斯克上空29.7千米（18.4英里）处，一个直径约20米（66英尺）的物体爆炸，其亮度不亚于太阳。大气吸收了爆炸产生的大部分能量，但是爆炸依然产生了一股气体和尘埃云，带来的冲击波损毁了6个城市的7200座建筑，大多数都是门窗玻璃受损。没有人员死亡，但多人受伤，多数是碎玻璃所伤。大家可以上网搜索“车里雅宾斯克小行星事件”。
由于这颗小行星进入的路径贴近太阳，太阳的光亮使得人们没有观察到它。因为进入地球大气层时的角度较浅，所以飞行的时间更长，导致其解体。如果进入角度再大些，后果将严重得多。16小时之后，又一颗与它没有联系的小行星——据估计，它的直径为30米（98英尺）——接近了地球，距离地球仅有2.7万千米（1.6万英里），但是没有撞上。
过去有历史记录的5000年里，已知最大的撞击事件发生在1908年6月30日，位于西伯利亚通古斯卡河附近的一个无人区。一个直径据估计为60米（197英尺）的物体，在地面上方5～10千米（3～6英里）处发生爆炸。没有人员伤亡，但是2200平方千米（1367平方英里）内的8000万棵树，都因爆炸产生的高温而死亡。
天文学家才刚刚开始研究来自太空的撞击的频率。一项研究表明，刚刚过去的20年里，有60颗直径约为20米（66英尺）的小型的小行星，进入了地球大气层。除了检测核武器测试的传感器检测到它们之外，多数都未被常规手段检测到。
天文学家估计，约有10～20颗直径为10～20千米（6～12英里）的较大的小行星，目前正在绕太阳旋转，其轨道可能接近到与地球轨道相交。绕太阳运行的有一定规模的小行星有100万颗，而天文学家目前仅追踪到其中的1％左右。想通过天文望远镜检测这些小行星比较困难，但是对于某颗正在朝地球飞来的小行星，通过发送航天器改变它的方向，难度或许小点。
检测发现大型小行星的计划正在进行，同时，人们也在研究如何改变它们的方向。位于马萨诸塞州坎布里奇的小行星中心（Mino<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a>），自1947年开始就在对彗星和小行星的轨道进行编目。NASA有一个近地天体计划，欧盟也制定了小行星防护盾计划（NEO Shield program）。2014年6月30日，天文学界举行了第一次“小行星日”活动。（欲了解更多关于近地天体的信息，请登录：[domain]。）
第 12 章
恋耽美