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科學:小學教師指南/地球歷史

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宇宙的估計年齡約為 137 億年。根據放射性測年和其他方法,我們的地球估計為 45.6 億年。均變論假設宇宙中今天運作的自然規律和過程在過去一直存在,並且在任何地方都適用。因此,我們今天瞭解的物理學、化學、地球科學和生物學讓我們洞悉了形成和塑造這顆行星的過程。地球的歷史劃分為 3 個宙,每個宙再細分為代,代再細分為紀。你會發現,時間軸並非平均劃分。

前寒武紀(4.6 bya - 541 mya)

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前寒武紀是地球歷史中最古老的宙,佔其地質時間的 88%(從技術上講它是一個“超級宙”,前寒武紀內有 3 個宙,但為了我們的目的,我們只將其視為一個巨大的時間塊)。它從地球形成開始,大約 46 億年前,一直持續到 5.41 億年前的寒武紀(以化石記錄中大量硬殼生物的出現為標誌)。儘管這是地球歷史上的最長時期,但人們對它的瞭解甚少,這主要是由於這段時間的大多數岩石都經歷了變質作用,不再處於原始狀態,或者深埋地下,或者被侵蝕掉了。在這漫長的時期裡,海洋和大陸形成了又重組。

早期的地球非常熱,沒有液態水。隨著地球冷卻,地殼形成,水蒸氣凝結,形成了海洋。35 億年前(可能早在 43 億年前)生命就開始了。最早的細菌生命不依賴陽光,而是從海洋中的火山噴口獲取能量。當光合作用最終進化時,一些細菌能夠利用陽光作為能量來源。這極大地增加了生命可利用的能量,但也導致了氧氣的“廢物”產生(在光合作用中,光能被用來分解水分子,產生氧氣作為廢物)。雖然這形成了大氣層,使更復雜的生命形式得以進化,但氧氣革命也導致了第一次大規模滅絕,因為大多數早期細菌無法在濃縮的氧氣中生存(即使在今天,也有一些細菌不能忍受氧氣——它們可以生活在土壤深處、海洋之下或動物腸道中)。在前寒武紀的最後 5 億年裡,出現了多細胞海洋生物,包括水母和蠕蟲。前寒武紀的化石記錄稀疏,因為前寒武紀岩石很少,而且細菌和軟體無脊椎動物不容易形成化石。

  • 地球已有 46 億年的歷史,它在太陽周圍凝聚成形(物質塊撞擊在一起,可能持續了 1000-2000 萬年)。在最初的 1 億年內,它被一顆火星大小的小行星/行星體撞擊,據信這顆行星體從早期的地球上剝離了一塊碎片,形成了月球。
  • 地球的地殼冷卻並形成了堅硬的岩石外殼,但這種地殼非常薄——相當於蘋果皮的厚度。地球內部仍然非常熱,呈熔融狀態!當地殼足夠涼爽時,水蒸氣開始收整合液體,最終形成了海洋。
  • 地球從一開始就一直在旋轉,並且繼續旋轉,這僅僅是因為慣性(想象一下一個非常巨大的陀螺,它在沒有摩擦的情況下旋轉)。
  • 雖然我們認為一天是 24 小時,因為地球繞軸自轉一週需要這麼長時間,但由於地球自轉速度更快,過去的一天比現在短。由於月球的引力產生了一點阻力,它一直在減慢,但每年只減慢了極小的一部分秒。
  • 直到前寒武紀的最後 5 億年,才出現了蠕蟲、水母和其他多細胞生物。硬殼生物標誌著前寒武紀的結束和古生代寒武紀的開始(前寒武紀之後的一切都屬於顯生宙,但我們將討論代和紀)。

地球的層次

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地殼、地幔和地核。這三個詞都指的是地球的層次。這些層次可以進一步細分(例如,有核心和外核、更硬的地幔和剛性的地幔)。首先,我們從地殼開始,它是地球的外殼。在地殼之下是地球的“肉”,我們稱之為地幔,最後是所有這些的中心,地核。關於地殼的一個有趣的事實是,地質學家認為地殼最深處的地溫可能高達 1600 華氏度或 870 攝氏度,足以熔化鐵。

地球層次 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”,是三個地質年代中的第一個,從前寒武紀一直延續到今天。另外兩個年代是中生代(2.52 億年前 - 6600 萬年前)和新生代(6600 萬年前 - 現在)。每個年代都細分為紀:古生代有 6 個紀,而後面兩個年代各有 3 個紀。

古生代以動物生命史上最重要的兩個事件為界。在它的開始,多細胞動物經歷了生物多樣性的急劇增加(“寒武紀生命大爆發”),幾乎所有現存的動物門類都在幾百萬年內出現。在古生代的另一端,歷史上最大規模的滅絕事件消滅了大約 90% 的所有海洋動物物種(“二疊紀-三疊紀滅絕事件”)。這兩個事件的原因至今尚未完全瞭解,是許多研究和爭議的主題。大約在這兩個事件中間,動物、真菌和植物開始在陸地上定居,昆蟲開始在空中飛行,由珊瑚、有孔蟲和軟體動物等海洋生物的骨骼碎片形成的石灰岩也開始形成。

到奧陶紀末期,生命不再侷限於海洋。植物開始在陸地上定居,緊隨其後的是志留紀的無脊椎動物,以及泥盆紀晚期的脊椎動物。這段時期的早期四足動物是類似兩棲動物的動物,最終在古生代末期演化出爬行動物和合弓綱動物。

古生代有大量的化石,它被分為 6 個紀。

Itagnostus interstrictus - Wheeler Shale, Utah, USA - 寒武紀(≈ -507 MA) - 39.25°N 113.33°W 右側
  1. 寒武紀- 軟體動物、三葉蟲、無頜魚類
  2. 奧陶紀- 第一個脊椎動物
  3. 志留紀- 第一個陸地植物
  4. 泥盆紀- 第一個兩棲動物和第一個昆蟲(動物征服陸地)
  5. 石炭紀- 爬行動物的起源,第一個種子植物。熱帶沼澤,最終形成了煤炭。
  6. 二疊紀- 超大陸盤古大陸變得更加乾燥和炎熱。大規模的火山活動、大量的硫化氫氣體釋放以及與“大滅絕”事件相關的突然的全球變暖。

中生代

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  • 這個年代持續了大約 1.79 億年,從大約 2.52 億年前一直持續到大約 6600 萬年前。這個年代包括三個著名的紀,即三疊紀、侏羅紀和白堊紀。
  • 在這個年代,出現了第一批龜類、鱷魚、哺乳動物、鳥類和開花植物。
  • 中生代被稱為爬行動物時代。它們起源於三疊紀,在侏羅紀達到鼎盛並達到最大體型,並在第三個也是最後一個紀,即白堊紀的末期,大部分滅絕。
  • 三疊紀的環境總體上溫暖。當時還沒有極地冰蓋,赤道與極地之間的溫差遠小於今天。大陸仍然連線在一起,這導致了盤古大陸中心區域出現了沙漠環境。這使得生命難以在大陸中心區域生存,這就是為什麼大多數恐龍和其他生命形式生活在靠近海岸線的原因。
  • 三疊紀-侏羅紀時期的動物群 Wellcome M0008776
    在侏羅紀時期,超大陸盤古大陸分裂。北部被稱為勞亞大陸,它正在分裂成最終形成北美和歐亞大陸的陸地,為中央大西洋和墨西哥灣打開了盆地。侏羅紀時期以恐龍數量和多樣性的增加而聞名。在這一時期的開始,像雙足食肉恐龍獸腳類動物這樣的恐龍體型小,骨骼輕盈,以昆蟲或其他小型恐龍為食。哺乳動物在侏羅紀時期繼續多樣化,但仍然體型小,夜行動物,可能是為了避免與恐龍競爭。這些早期的哺乳動物幾乎都是草食動物、食蟲動物和食果動物(以水果為食)。
  • 白堊紀通常被稱為“恐龍時代”的最後一個時期,但這並不意味著那時沒有出現新的恐龍種類。在白堊紀期間,出現了第一批角龍類和腫頭龍類恐龍。同時,我們也發現了許多昆蟲、現代哺乳動物和鳥類群體的化石,以及第一批開花植物。
  • 白堊紀-古近紀滅絕事件被認為是由大約 6600 萬年前一顆小行星撞擊墨西哥尤卡坦半島附近造成的。
    撞擊事件
    “大滅絕”標誌著恐龍時代的結束,新近紀開始。

新近紀

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  • 這個時代是人類生存的時代,從大約 6600 萬年前一直持續到今天。
  • 隨著恐龍的消失,哺乳動物繁盛起來,多樣性也大大增加。犬類、鯨類、馬類、貓類、熊類、浣熊類和靈長類(猴子、猿類、人類)都在這個時代出現。開花植物在這個時代也高度多樣化。
  • “新近紀”一詞源於希臘語,意思是“最近的生命”。
  • 新近紀分為兩個主要時期
Tertiary Period:(now referred to as the Paleogene and Neogene)
  • 鳥類、昆蟲、哺乳動物、開花植物現在與今天的物種相似
  • 人類的早期祖先出現在第三紀末期
Quaternary Period: 
  • 地球歷史的最後 160 萬年。
  • 被稱為智人(人類)時代。

洞獅、劍齒虎、洞熊、鉅鹿、披毛犀和猛獁象是第四紀的主要物種。沒有恐龍,植物生命在新近紀有機會繁榮發展。今天幾乎所有植物都起源於新近紀。

試試這個簡短的測驗,測試一下你在閱讀本章後學到了什麼!

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1 哪個時代被稱為爬行動物時代?

新近紀
古生代
泥盆紀
中生代

2 以下哪個不是中生代的時期?

侏羅紀
三疊紀
白堊紀
寒武紀

3 中生代超級大陸的名字是什麼?

羅迪尼亞
岡瓦納
盤古大陸
歐亞大陸

4 什麼事件標誌著中生代的結束?

人類的進化
地球停止自轉
白堊紀末期的大規模滅絕
以上都不是

5 我們現在生活在哪個時期?

第四紀
第三紀
奧陶紀
白堊紀

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