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一般我们认为地球约有45.4亿岁，这个数字经过了数个世纪的争论才确定下来。1779年，法国的博物学家伯爵乔治·路易斯·勒克莱尔·布冯（Comte de Georges LouisLeclerc Buffon，1707—1788）宣布自创世纪以来地球已历经7.5万年，这引起了轰动，因为这是史上第一次有人认为地球的年龄比《圣经》里提到的6000岁还要大。1830年，苏格兰地质学家查尔斯·莱尔（Charles Lyell，1797—1875）基于侵蚀速率推断地球有几百万岁；1844年，英国物理学家威廉·汤姆森（William Thomson），也就是后来的第一男爵拉格斯·开尔文（Largs Kelvin，1824—1907），基于他关于地球温度的研究确定地球有1亿年的历史。1970年，美国化学和物理学家伯特伦·博尔特伍德（Bertram Boltwood，1870—1927）利用放射性定年技术确定了一种特殊矿石有41亿岁（虽然后来随着对放射性物质了解的加深，人们发现该矿石只有2.65亿岁）。通过调整利用博尔特伍德的方法，对地面、月球和陨石（落在地球表面的太空岩石）上的材质进行测算，目前科学家们估计地球的年龄处于45.4亿岁到45.67亿岁之间。
>>> 随着火山喷发而释放出的气体，如二氧化碳、氮气和水蒸气，在地球的早期历史中对形成可以维持动植物生命的大气做出了巨大贡献。（iStock）
地球上最古老的岩石发现于加拿大西北部大奴湖附近的苔原上，它拥有40.3亿年的历史。迄今为止最古老的矿物有44.04亿岁，发现于澳大利亚西部。这类矿物，即锆石晶体，从其原来的岩石上腐蚀掉落，而后沉积在更新的岩石上。
没有人真正知道水是如何汇集成海洋的。一种理论认为，是火山释放出了足够的水蒸气使得水凝结汇聚成海；另一种理论则认为是太阳系形成后彗星撞击地球带来足够的水，最终汇成海洋。
关于地球大气的起源也存在争论，但是没那么激烈。通常认为一部分气体源于太阳星云，一部分气体由彗星带来，另一部分气体由火山活动产生。本来地球的大气层会更厚，但年轻活跃的太阳把更轻的物质蒸发掉了——而那些元素现在仍可以在巨行星木星、土星、远日行星天王星和海王星周围的大气中找到。
>>> 百合花在荷兰阿尔梅勒的温室中生长。正如这种建筑可以让热带植物在寒冷的气候中生长一样，地球大气产生的温室效应温暖着我们的星球。（iStock）
随着地壳的固化，气体开始从地缝和火山中涌出来，在正在形成的大气中积聚。现在的火山仍会喷发出同样的气体，包括二氧化碳（CO 2 ）、水蒸气（H 2 O）、一氧化碳（CO）、氮气（N 2 ）和氯化氢（HCl）。
这些气体在大气中相互作用，组合形成了氰化氢（HCN）、甲烷（CH 4 ）、氨气（NH 4 ），以及很多其他化合物。这种大气对当今大部分生物来说都是致命的。幸运的是，在接下来的二三十亿年间，大气持续变化直到接近其目前的成分组成。
早期大气主要由水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气以及其他火山喷发而出的气体组成。大约43亿年前，大气中没有氧气，54%都是二氧化碳。约22亿年前，海洋中的植物开始通过光合作用吸收二氧化碳，产生氧气。20亿年前，大气中含有了1%的氧气，植物和碳酸盐岩导致二氧化碳含量降低至4%。约6亿年前，大气中氧气的含量持续增加，因为火山喷发和气候变化掩埋了大量的植物——如果这些植物露天分解，就会吸收大气中的氧气。现在，地球大气的氧气含量为21%，氮气含量为78%，二氧化碳含量仅为0.036%。
温室效应，正如其名，描述了气候变暖的现象。在温室中，封闭的玻璃窗困住了热气。温室效应与其功能相似，只是把整个地球当成了温室。总的来说，当地球大气吸收来自太阳的热量却不把它散发出去的时候，温室效应就产生了。
正如我们所知，如果地球上没有温室效应，生命将不复存在。太阳辐射穿过大气，直达地球表面。在被反射回太空的过程中，一部分太阳辐射被困在二氧化碳、甲烷、氟氯烃和水蒸气等大气气体中，使得地球温度逐渐升高；其余辐射被反射回太空。如果没有这些被留住的热量，地球温度会下降大约100℃，海洋会被冻结，生命也不可能存在。
为什么全球变暖对人类很重要？
全球的平均气温正在上升是科学界的共识，这种现象通常被称为全球变暖。很多科学家认为，在过去的一个世纪内，人类活动大大地促进了温室气体的积累，因此地球正在逐渐升温——大约已经上升了0.5℃。国际科学家小组的一项最新研究预言，到2100年，全球平均温度将会上升1.4~5.8℃，海平面将会上升0.5米左右。罪魁祸首是谁？虽然甲烷和氯氟烃等其他气体也促进了全球变暖，但是大多专家认为二氧化碳是罪魁祸首。这种气体主要通过煤、石油以及柴油等化石燃料的燃烧被排放到大气中，而为修建牧场而燃烧森林等破坏自然植被的行为也会增加大气中的二氧化碳，这种情况下，二氧化碳的增加有两种方式：第一，自然植被遭到人为破坏，吸收的二氧化碳量减少；第二，清场伐木时，森林中腐烂的植被会释放出二氧化碳。
相比于我们呼吸的氧气，臭氧通常指的是地球大气层15～40千米之间的平流层中的一层气体。所谓的“臭氧层”是由太阳辐射和特定的空气分子相互作用而形成的。这种淡蓝色的气体也会出现在低层大气中。臭氧在平流层是有益的，但在地面会形成光化学烟雾，这种烟雾是来自工业活动或者汽车尾气和某种空气污染物光化学反应形成的次级污染物。
平流层的臭氧层对于地球上的所有生物来说都很重要，因为它保护生物免受来自太阳的紫外线辐射。科学家认为大约20亿年前，浅水海洋植物产生氧气，从地质上讲，这突如其来的氧气帮助了臭氧层形成。随着氧含量的增加，海洋动物开始进化。臭氧层在大气中一出现，就保护着海洋动植物免受太阳辐射，使它们可以向陆地扩张。
>>> 在大气上层形成的臭氧层在地球历史的早期创造出了一个辐射边界，保护着地球上的生命。如今，科学家们担心的是南极上空已出现的臭氧层空洞，我们在1987年卫星图像上可以看到。（美国国家海洋暨大气管理局National Oceanographic and Atmospheric Administration）