我们只有一个地球，地球的健康状况关系着全人类的生存与发展，珍爱美丽地球、守护自然资源，就是在保护我们的家园。今年4月22日是第53个世界地球日，我国的宣传主题为“珍爱地球人与自然和谐共生”。今天，本报特别邀请了我国著名地质学家、中国科学院院士刘嘉麒就地球的结构、生命的起源、人类与地球的关系、地球科学的应用等撰写文章，以此呼吁人们了解和关爱地球，共同为“人与自然和谐共生”贡献力量。

认识地球——人类的蓝色家园

地球速写

在广袤的宇宙中，星球不计其数，但地球是目前唯一能够支撑人类生存的星球。地球作为一个有生命的星体，核素是它的细胞，岩浆是它的血液，地震是它的脉搏，火山是它的喉咙。

组成地球的岩石主要是火成岩、沉积岩和变质岩，其中，沉积岩和变质岩的母岩还是火成岩。火山岩是火成岩的重要组成部分，尤其在地球形成早期还没有圈层结构时，火山是地球形成的一个非常重要的地质作用，是地球的灵魂。

地球的结构是分层的，类似于煮熟的鸡蛋，中间如同蛋黄的是地核，包裹在地核外层好像蛋清的是地幔，包裹在地幔外类似蛋皮的是地壳。地球表层还可分成几个层圈，如岩石圈、水圈、生物圈和大气圈，其中，大气圈又分对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层等。

最早测量地球的人是卡文迪什，他是跟牛顿同代的英国著名科学家。地球的半径有多长、地球的引力有多大、空气是怎么组成的、水的组成是什么……这些基本的数据都是来自于卡文迪什。他在实验室工作了50多年，为地球科学的发展作出了极大贡献。

悠远历史

地球形成已经有46亿年了，在这漫长的时间里，地球经历了很多的变化。

地球的46亿年被划分成很多地质时代，分别是宙、代、纪、世、期。在划地层的时候，又分别叫宇、界、系、统、阶。我们现在处在新生代第四纪的全新世。

地球大致在38亿年前才开始有生物，到了23亿年前的时候，大气中就已经有氧气了。

5.14亿年前，华北板块和华南板块还是分开的，一个在西边，一个在东边，两者相距很远。

2.5亿年前的二叠纪时期，泛大陆开始解体，古海洋也开始分割，华北板块和华南板块逐渐靠拢。基本上形成了现在大陆和海洋的格局。

再过1.5亿年，地球就又有新的变化了，亚洲，比如中国，向南转动，基本上接近赤道；而非洲大部分陆地转往北半球。

1400万年前中新世时期，整个地球的海陆格局跟现在已基本一致。

生命家园

大致从38亿年前开始，地球上就有了最低等的生物，并不断进化。从海洋到陆地，从无脊椎动物进化成脊椎动物，一直到现在的人类，其中还出现了一些高等的植物，这是一个长时间演化的过程。

在目前所有行星中，只有地球可以支撑人类生存。但人类是在地球历史中的“最近”才开始出现的，那么人类形成的时间有多长呢？

如果把地球的46亿年浓缩成一天的话，大约在早晨4点钟的时候，才有单细胞生物生成。晚上9点4分的时候，大家比较熟悉的三叶虫才登场。晚上快10点的时候，植物开始出现在大地上。晚上11点时，恐龙开始出现。从猿人进化成直立人、再进化成早期智人、后成为现代人，人类的进化时间在一天中只占了1分17秒。相较于地球的年龄，人类的进化只是很短的一瞬间。

资源宝库

在地球上的诸多资源中，人类最需要的一种资源就是水，虽然地球上71%的面积是被海洋覆盖的，但是海水是咸水，不能被人类直接利用。海水占了整个地球水的96%以上，陆地淡水只有2.5%。这些淡水中又有70%多冻在南北极的冰川里，不能直接被人类所利用。能被人类索取的水仅有地下水和地表水。地表水包括湖泊、河流、大气降水等，只占地球上淡水资源中的0.6%。现在全球有70多亿人口，其中30多亿人都处于缺水的环境中，因此人类必须珍惜这些宝贵的水资源。

人类社会的发展离不开大量的材料，像金属材料、非金属材料等，其中又包含光学的、半导体、保温、抗压、抗腐蚀、有吸附性、纳米、复合等材料，其原料基本上都来自于自然界。

科学家为人类合理开发和利用材料做了很多工作。比如玄武岩，这是一种到处可见的黑石头，过去多用来做成碎石铺路。但是现在，可以把它熔化拉成丝，进而做成很多复合材料，摇身一变成为21世纪一种绿色、高性能、清洁的工业材料。未来，该材料或许可逐渐代替钢铁，甚至代替大家熟悉的碳纤维等材料，应用前景非常广阔。

人类社会发展还需要矿产和能源。从过去的工业化到如今的现代化，都是靠消耗资源发展起来的。虽然人类未来仍需要大量的资源，但与之前掠夺式发展不同的是，越来越多的国家开始采用生态的理念来开发资源。

科学发展——与资源环境和谐共生

人类生活在地球上，时常要面对一些自然灾害。尤其近些年，极端气候事件发生的频率不断升高，地震特别是7级以上强地震，以及火山喷发的频率也在增加。

自然灾害的类型比较多，大家比较熟悉的就是地质灾害和气象灾害，前者包括地震、火山喷发、泥石流、滑坡、塌陷等，后者包括干旱、洪涝、高温、酷热、寒冷、冰雹及沙尘暴、雾霾等。此外，还有海洋灾害，比如海平面上升、巨浪、风暴潮、海啸、海水倒灌，以及在南北极发生的一些冰灾等。

自然界还经常发生生物灾害，例如虫灾、蝗灾、赤潮、蓝藻暴发及病毒传播等。

除了上面几种，还有一种自然灾害可能人们不太熟悉，那就是空间灾害。地球周围有一个磁场，磁场如果发生异常的话，就会对整个空间和网络造成危害。可以设想一下，如果手机和电脑都不能用了，这个社会将是一种怎样的状态？所以空间灾害会对人类造成很大的影响。

我国的地质、地理背景决定着我们处在一个自然灾害比较多的环境中。比如气候环境，我国处在东亚季风带，东亚季风使天气异常的情况经常发生，导致气象灾害特别多。我国还处于世界两大火山地震带上，地震也比较多。这也是我国高度重视防灾减灾的原因。

随着社会不断地发展，人类除了利用自然界的各种资源用于生活之外，还会建造一些机场、码头、道路等，各项重大工程都离不开地球科学作为支撑。

例如，我国在青藏高原修了铁路。由于青藏高原上有冻土带、半冻土带，打好地基尤为重要。从格尔木到拉萨1100公里的铁路，都在平均海拔4000多米的高原上，这在人类历史上是没有先例的。因此，地质工作者们开展了青藏铁路沿线活动断层勘测、地质灾害调查、地应力测量与综合监测、水文地质工程地质勘查等工作，为青藏铁路设计、合理施工等提供了强有力的地质科技支撑。

现在上海、广州等地需要的天然气，有一部分是从新疆输送过来的。这得益于我国西气东输的管道工程。在输送的过程中，需要铺设一根很长的输气管道，这个管道从哪儿走？怎么布置？前期都需要专业人员做很多地质方面的研究工作进行保障。

保护地球——为了光明的未来

地球科学的一个最大目标就是为人类谋福祉。通过地球科学研究，可以做到上知天文、下知地理，大知宇宙、小知核素。同时，研究地球科学还可以探索人类与自然界的相互关系。比如：地球是怎么形成的？人类是怎么产生的？资源如果耗尽了怎么办？人类应该如何应对不断发生的自然灾害？

地球科学是一门综合的科学。需要和其他学科联动，包括数学、物理、化学、气象、环境、生态和人文学科，同时又要联合信息、光学、电子、纳米、遥感、大数据、云计算这些现代技术。

联合国教科文组织有一个很大的科学计划——地球科学系统计划，即ESSP计划。通常，联合国的科学计划在几年内即可完成，但是这个计划从1987年到现在还在进行，而且在不断地扩大。该计划包括生物多样性、气候环境、人类活动对环境的影响，以及全球气候变化对人类的影响等多个方面。其最后的聚焦点是研究整个地球变化对人类的生存有多大影响，包括人类的生存所需要的水、食物、碳的变化。

人类从诞生到现在，跟自然界的关系大致经历了3个阶段。最早是原始阶段，人类和其他动物一样，生存在自然界中，没有房屋和土地的概念。后来人类逐渐学会使用工具和制造工具，进入到石器时代，并逐步发展到工业时代。在社会发展进程中，人类不可避免地向自然界索取资源，有时候会对自然界造成一些破坏，但现在人类已经意识到，必须跟自然界和谐共生，在开发利用自然资源的同时，也要保护和爱护自然界。

作为一个地大物博、自然现象比较齐全的国家，我国在研究地球科学方面的自然条件非常优越，其发展速度也比较快。同时，中华民族对自然的保护有着优秀传统，主张“天人合一”，倡导以仁爱之心对待自然，讲究天道人伦化和人伦天道化。通过国家、社会和家庭的共同努力，达到人与自然界的和谐统一，这是中华民族从古代到现在对生态文明的高度认识。

自然界的发展有自己的规律，如果人类活动破坏了自然的规律，就会造成一系列的灾害，并最终作用于人类自己。通过保护自然界、保护生态环境，就能够减少很多灾害，这也是“人类命运共同体”的伟大目标。

地球生态环境同每个人息息相关，每个人都应该做生态环境保护的践行者、推动者，将“珍爱地球，人与自然和谐共生”变成一种理念、化为一种行动，不仅在世界地球日这一天，更在日常生活中自觉传承与坚持。