21世纪地球科学10大挑战

地球内部构造

　　本月12日，美国国家科学研究理事会公布了一份报告，确定了推动地质学和行星科学需要优先解答的10个问题。这些问题旨在反映地球科学在21世纪初面临的重要科学挑战，指出了地球科学的现状、如何取得既定目标以及未来发展的方向。

　　1.地球和其他行星来自哪里？

　　尽管科学家普遍认为，太阳系中的恒星和行星来自于同一片星云，但他们确实对地球如何获得其构成物质了解不多，尚不能理解地球的演变以及其他行星之间的不同之处。

　　2.地球“黑暗时期”(地球诞生后的最初5亿年)究竟发生了什么？

　　这一时期对解开行星演变之谜至关重要，特别是地球如何形成其大气层和海洋，但是科学家对此却知之甚少。

　　3.生命是如何开始的？

　　生命起源是科学史上最令人好奇、最难、也是最旷日持久的问题之一。有关生命形成地点、时间和形式的现有唯一证据，来自于对岩石和矿物质的地质研究调查。为帮助解答这一问题，科学家还对火星展开勘测。

　　4.地球内部如何运转？

　　科学家清楚，地幔和地核始终处于对流运动状态下，地核对流产生地球的磁场。但是，科学家既不能精确描述这些运动，也不能计算它们与过去的不同之处。

　　5.为何地球存在板块构造？

　　尽管板块构造学说已经相当完善和成熟，但科学家仍想知道地球如何形成板块构造以及板块构造与地球其他方面的紧密联系，如水量充足，大陆、海洋和生命的存在等。

　　6.地球进程如何受物质特性的制约？

　　科学家现在认识到，板块构造学和地幔对流等宏观行为，源自地球物质的微观特性，包括这些物质原子结构的最小细节。理解物质的微观特性对搞清楚地球历史，预测行星未来变化均十分必要。

　　7.气候变化幅度到底能有多大？

　　在过去40亿年的大部分时间里，地球表面温度变化相对很小，但从长期讲，如何将气候变化限制在人类可以控制的范围内，仍是个大问题。

　　8.生命体与地球之间如何互相改变？

　　地质学和生物学相互影响的准确方式目前依然是个谜。科学家对生命在给地球注入氧气以及通过风化和侵蚀改变地表方面的作用非常感兴趣。

　　9.人类能否预测地震、火山喷发？

　　科学家也许永远不能预测出地震发生的准确时间和地点。至于火山爆发，地质学家也面临着如何深入清晰地了解岩浆活动(从地幔上层的岩浆来源地经地壳流到发生喷发的地表)的挑战。

　　10.流体流动和输送如何影响环境？

　　科学家希望最终开发出能预测这些自然系统表现的数学模型。但是，确定地下流体在不同类型岩石和土壤层的分布、它们的流速、它们输送遭溶解和悬浮材料的效率等均十分困难。(本报综合报道)