关于地球的未解之谜，本文主要内容关键词为：之谜论文,地球论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
地球年龄之谜
科学家们运用各种科学方法，做了种种尝试，估算地球的年龄。人们根据海洋含钠总量约1500亿亿千克和每年由河流带入海洋的钠量约600亿千克，估算出海洋年龄约为2.5亿年。当然海洋年龄要比地球年龄小，而且这种估算有很大误差。有人根据地球上沉积层总厚度和每年的沉积厚度，估算出的地球年龄同样约为2.5亿年。但是沉积层厚度难以估计，沉积率变化很大，所以用这一方法得出的地球年龄也不很准确。由于角动量守恒的原因，月亮与地球的距离慢慢增大了。有人根据月球由原来离地球最近时的位置退到现在的位置所需的时间，推算出地球年龄为40亿年。但是，关于月—地的最近位置的假说，还没有一个是公认的。天文学家观察到所有的光谱线都向红色方向移动，并把这种“红移”现象解释为星云正在以极大速度彼此分离。在地球上看星云，星云总是向后退。假定各星云的后退速度一直都是均匀的，根据地球至某一星云的现在距离及其后退速度进行估算，在距今50亿年前彼此靠得很近，地球可能就是在这时诞生的。一些物理学家还根据太阳辐射能和地球冷却计算法等，测算过地球的年龄，但都没有得到可信的结果。
20世纪科学家运用同位素地质测定法，测算地球的年龄。在地壳岩石中，普通存在着微量的放射性元素。在自然条件下，放射性元素会自行衰变，变成其他元素。例如，1克铀一年中就有74亿分之一衰变成铅和氧。放射性元素衰变率不受普通的物理化学条件的影响，而且衰变速度很稳定。因此，只需测定岩石中某种现存放射性元素的含量和衰变后分裂出来的元素的含量，再根据相应的元素的衰变关系式，就可测定岩石的形成时间，已测得的年龄最大的岩石是在格陵兰西部发现的岩石，它形成于38亿年前。但是，最古老的岩石的年龄还不是地球的年龄，地球在形成之初是一个熔融的天体，它要冷却到地壳的坚硬岩石形成，还需很长一段时间。
根据从月球上取得的岩石标本测算，月球的年龄为46亿年，60年代后测得的陨落到地球表面的陨石年龄在40亿～50亿年之间。按星云说，太阳系的天体是由同一原始星云在几乎同一时间段内凝结而成的，根据这一观点，可以推测出地球年龄是46亿年。但这毕竟是间接推测得出的结论，人们还没有准确的证据证实地球的年龄。
地球自转之谜
天体绕着自己的轴心转动叫做自转。地球自转一周的时间大约是23小时56分4秒，亦即我们所说的“一日”。
过去，人们一直以为地球自转速度是均匀的，因为我们很难察觉出地球的自转运动。直到17世纪末，著名的天文学家哈雷发现了月球公转的加速运动，才使德国哲学家康德开始怀疑月球公转的加速实质上是地球自转长期减慢的一种反映，而地球自转的长期减慢则是由于地球上的潮汐磨擦引起的，可惜因为康德缺少定量计算，又因为没有太阳和行星的“加速运动”作证，所以这种正确的论断在当时并未被普遍接受。
后来，由于人们观测天体技术的提高，常常发现天体的观测数据总是和理论推算结果不相吻合，这就使人们对地球自转速度的均匀性产生了怀疑。直到本世纪初发现了太阳的加速运动现象，人们才重又提出地球自转速度长期减慢的观点，并开始探讨其原因。
1929年，人们制造出了精度非常高的石英钟，用它测定地球自转周期，进一步证实地球自转运动速度是不均匀的，有长期变化、季节变化和不规则变化。地球自转周期有长期变慢的趋势，在100年里，一日的长度大约增加1/1000秒～2/1000秒。由于一日的变长不太显著，所以只有经过长期积累才会产生影响。
对珊瑚化石的研究也为地球自转速度的减慢提供了有力的佐证。1963年，美国古生物学家韦尔斯公布了自己对珊瑚化石“日轮”的研究结果；在4亿年前泥盆纪时代的珊瑚化石上，每一“年轮”中有400条“日轮”，说明当时一年有400天左右，而在3.2亿年前的石炭纪时代的珊瑚化石上，则有380条“日轮”，说明当时一年有380天左右。现在的珊瑚石相邻“年轮”之间则仅有365道环纹，正好和现在一年的天数相等。如果地球绕太阳运动的转道不变，它公转一周的时间就不大可能有变化，这样泥盆纪时代的一天就只有21小时54分，石炭纪时代的一天也只有23小时多一点。
目前，人们已不再怀疑地球自转速度在变慢这一事实，然而对其变慢的原因却有不同的解释。
除了康德提出的月球对地球所产生的潮汐磨擦是减慢地球自转速度的原因外，最近又有人提出了新见解，认为潮汐磨擦主要发生在浅海区。另外，地球半径的胀缩，地核的增生，地核与地幔之间角动量的交换以及海平面和冰川的变化等，都可能引起地球自转的长期变化。但这些课题，目前还处在探索过程中。
此外，科学家还发现地球自转有时快时慢的不规则变化。这些变化有的表现平缓，可能也与地核地幔之间的角动量交换有关。但有的却是急骤的突变。如在美国华盛顿和里士满两个地方，曾测得地球转速在1957年、1961年和1965年等都有明显突变。这到底是由于什么原因？它的物理机制令人费解。
在我国，一些资料表明，地球季节性的转速变化与地质构造以及地震似乎有关联，这对预测地震很有意义。但在1963年的千岛群岛大地震，1964年的阿拉斯加大地震前后，都没有地球转速明显变化的迹象。看来，在地球自转速度变化的成因上，困惑人们的问题还真不少。
地心之谜
在中学地理课本中，我们了解地球由地壳、地幔、地核三部分组成，然而这种认识应当说是很肤浅的。因为就目前来说，我们只能“触摸”到地球表面薄薄的一层壳。地球的最高峰珠穆朗玛峰的高度为8848米，而最深的勘探井深约12千米。对比这些数字，我们会发现，人们可以直接研究的地球表层的厚度仅为20千米左右。那么，再往底下是什么？地球内部中心究竟为何物？这是千百万年来始终令人困惑不解的一个谜。
在很早以前，就存在着“地球中空”的假说，认为在地球内部存在着一个“生命世界”。尽管目前我们还没有什么证据证明地球不是中空的，但“地球中空”假说也并没有令人信服的证据。
19世纪后期，人们注意到了这样一种现象：火山喷出熔岩的温度随着深度而增高。根据温度随深度增加的速率来计算，地心的温度竟可达100000℃左右。在这样高的温度下，即使地心具有极高的压力，任何物质也都会变为气体状态。于是许多研究者提出了“气态地核说”。
但是许多学者认为这一学说是建立在钻井和火山资料基础上的，因此所推测出的地心高温概念是不可信的。19世纪末，人们通过重力测量求出地球密度值为5.52克／厘米[3]。它比地表任何岩石的密度都大许多，因此推想地核内部一定有密度更大的东西。
19世纪中期到20世纪初期，地震波的研究，对人们探索地球内部的奥秘提供了一个好帮手。
第一个利用地震仪探索地球内部奥秘的是前南斯拉夫的地震学家莫霍罗维奇。1909年10月8日，前南斯拉夫的萨格勒布发生了一次强烈地震，莫霍罗维奇在研究这次地震所记录的数据时，发现地震波传播的速度在地表下面33千米处存在一个不连续的跳跃，说明在这一深度的上下物质密度相差很大。以后，科学家确证这个球面是地壳和地幔的分界面，并以莫霍罗维奇的名字来命名，称为莫霍不连续面，简称莫霍面。
1914年，地震专家古登堡在探测远方地震所发出的地震波时，又发现在地表下面2900千米处，地震波的传播速度也发生了急剧改变。这里是地幔和地核的分界面，地学上称作古登堡面。
通过进一步的研究，人们知道了地幔的物质具有固态特征，它的上部由含二氧化硅24%～45%左右的超基性岩组成，性质类似橄榄岩，因此，被称为橄榄岩层；同时，它又含有丰富的硅和镁元素，又称它为硅镁层。
1936年，丹麦地质学家莱曼对地核中传播的地震波速度进行了更精确测量，又发现地核可分为内核和外核两部分，内外核的分界处在地表下5100千米处。外核中地震波横波不能通过，人们推测它为液态。而到内核，横波又重新出现，说明它是固态的。由于地震波在整个地核中的传播速度与它在高压下铁的传播速度相等，人们很自然地想到地核可能在高压状态下由铁、镍构成的。
近年来又有人提出地球有个“黄金核”的说法，据持此观点的人测算，以铁、镍为主要成分的地核之中，黄金的平均含量是地壳平均含金量的600多倍。地核中的黄金总含量竟多达500亿千克。
然而，并非所在学者都同意上述观点，又先后有人提出了“金属氢地核说”、“金属氢化合物地核说”、“铁硫地核说”、“铁硅地核说”、“铁氧地核说”等。所有这些学说都只是人类用智慧对地球内部情形的间接“窥视”，人们无法直接用肉眼去证实这些说法，所以地球中心为何物仍是一个谜。