“地球的歷史是過去的歷史，因此我們需要用留存下來的元素進行重構：化石、化學指標、構造。巖石給我們提供了線索，人們對它們的解讀因知識的增長和工具的改良而隨時間不斷變化，這些線索的收集幫助人們在具體的場所重構過去的環(huán)境。”
作者簡介：
帕特里克·德韋弗（Patrick De Wever）：法國國家自然歷史博物館教授，曾任法國國家科學研究院（CNRS）研究員和法國地質(zhì)學會主席，指導編寫了許多面向研究人員、學生以及大眾的叢書，主要研究興趣是生物圈與巖石圈之間的關系，已撰寫 12 本著作。此外，他還是法國國家地質(zhì)遺產(chǎn)清單負責人、國際地質(zhì)科學聯(lián)合會地質(zhì)遺產(chǎn)工作組組長，擔任聯(lián)合國教科文組織的地質(zhì)公園專家。
弗朗索瓦·布翁克里斯蒂亞尼（Jean-Fran?ois Buoncristiani ）：勃艮第大學講師、法國國家科學研究院（CNRS）生物地球科學研究室冰川環(huán)境沉積學與氣候變化專家。他從事的研究工作使他能夠到世界各地考察。參與過多部紀錄片的拍攝，也長期應媒體之邀分享個人經(jīng)驗、撰寫報道，主持一檔廣播節(jié)目，熱愛攝影與科普。
書籍摘錄：
引言
不論從時間、空間、相互作用等任何不同層面來看，自然都是包容一切的整體。地球的發(fā)展歷程并不像一條平靜的長河，規(guī)律地點綴著各種現(xiàn)象。相反，正如英國地理學家德里克·艾吉爾所說：“地球歷史像一名戰(zhàn)士的一生：很長時間百無聊賴，突然一下又恐怖至極。”（1980 年）在地質(zhì)學記載中，自然力量的持續(xù)作用留下的可辨識痕跡，并不比人類在考古上的挖掘更多或更少。許多痕跡（遺跡或骨架）只有在猛烈而突發(fā)的事件之后才能形成化石。倘若沒有斷裂、沒有災難，那就沒有年代學，也沒有對過去歷史的解讀。正是因為有維蘇威火山的爆發(fā)和龐貝—赫庫蘭尼姆古城的悲劇，我們今天才能如此熟知羅馬人的生活。自然從不缺少蠻暴的動蕩，這對科學而言是一件幸事。
地球的歷史是過去的歷史，因此我們需要用留存下來的元素進行重構：化石、化學指標、構造。巖石給我們提供了線索，人們對它們的解讀因知識的增長和工具的改良而隨時間不斷變化，這些線索的收集幫助人們在具體的場所重構過去的環(huán)境。這些場所的空間性連接勾畫出一幅更為廣闊的景象：一個區(qū)域，或是一塊大陸。而它們基于年代的層序則編織成一段歷史：景觀演變、氣候變換、水陸環(huán)境的交替、生命的進化。
為了在這無人生存的幾億年時間軸上找準坐標，地質(zhì)學家們使用了一些含有標志性化石的地層做參照。以這些地層為基準，建立起一種地質(zhì)年代的承接和劃分，國際社會將其采納，作為交流的共同語言。
地質(zhì)學家首先感興趣的是巖層的堆積、巖層之間的關系（如交錯等）和巖層的成分。因此他們建立了一種相對年代劃分：之前／之后。他們能確定一系列現(xiàn)象的銜接順序，但并不知道每個現(xiàn)象的具體持續(xù)時間。要理解其中的關鍵進程總是十分困難，甚至是絕無可能的。直到 20 世紀，放射性被發(fā)現(xiàn)后，人們才找到了得出具體年限的方法。自此之后，現(xiàn)象的更替不再深不可測。歷史的研究加入了物理的步驟，那么計算就變得可行。
對魏格納的大陸漂移學說的理解，進而對板塊構造的理解，才真正使人們明白地球是如何運行的：大陸的運動與氣候變化有關，與生物世界的演化有關，與海平面的高度有關。地球的歷史也是生命的歷史。達爾文《物種起源》一書的發(fā)表開啟了一個新的范式，這一范式又被遺傳學和分子生物學的發(fā)展所補全和細化。所有這些因素都讓人類重新找到自己的位置：從此人類不再是自然的最高成就，而僅是組成生命合奏的一個樂章。假如地球的歷史是一天 24 小時，人類的歷史不過只占最后幾分鐘。
由于自然是一個相互作用的體系，因此地球的大事記就如同手風琴的風箱，松緊不一，有張有弛。一次大規(guī)模的火山噴發(fā)現(xiàn)象對氣候、地貌、海平面、生物多樣性等都會有影響，因此本書中記載的日期并不像樂譜的節(jié)拍停頓那樣有規(guī)則。正如在歷史學上，越接近當下的時期總是包含越豐富的信息，地球的歷史也是如此，更別說地球的近當代史中還加入了人類發(fā)現(xiàn)史。
探究地球歷史的方法步驟如同斷案調(diào)查一樣。警探通過考察所有因素而找出線索、追尋蹤跡、重建合乎邏輯的現(xiàn)場，有時候，一條新線索的加入會使他重新從頭審視他的假設，科學也是如此。
出版這本書就等于選擇了光陰之箭，因此我們將進入歷史的時空。由于在歷史學上，某些日期是約定俗成的，我們因此面臨多種可能性。的確，當我們提到某一現(xiàn)象時，納入好幾種時代都是可行的。以人類使用火山巖為例，我們有好幾種方式來呈現(xiàn)：要么與巖層被火山作用侵入的時代聯(lián)系起來，要么與火山噴發(fā)的時代聯(lián)系起來，抑或是歸入使用巖石作為建筑石料的時代。根據(jù)不同情況，我們做了這樣或那樣的選擇。此外，記載的日期是當前科學所認可的，而科學并不是凝滯不變的知識。
法語版封面 澄江生物群（5.2 億年前）
中國云南的一個化石群為寒武紀早期的一個多物種海洋生物群落提供了特別的資料。最原始的生命長期以來都是僅由柔軟的部分組成的，正因如此，它們也是最不為人所知的。當我們發(fā)現(xiàn)被保存下來的生物，保存下它們的場地（化石群）具有非常重要的價值。
澄江化石群就是這樣一個重要的地方，位于中國西南部的云南省， 1984 年在一些已有 5.2 億年歷史的寒武紀早期頁巖中發(fā)現(xiàn)了大量化石，因而聲名遠揚。巖層是由一片淺層溫熱海水下的淤泥形成的，整個復雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)都被保存下來。多種多樣的生物，不論無脊椎的還是有脊椎的，都被發(fā)掘出來：至少 16 個門類，再加上一個至今還是個謎的群類，共有 196 種生物，是生活在那個的群落的一個最為復雜的資料庫。
對這些生物的軟組織或硬組織進行解剖為古生物學家提供了詳實的細節(jié)：某些動物的消化系統(tǒng)甚至是神經(jīng)系統(tǒng)的各個成分都驚人地保存完好。這個生物群被稱為“澄江生物群”，它包括極其豐富的門類：藻類、海綿、腔腸動物和大量的“兩側(cè)對稱生物”，還包括最古老的脊索動物化石（所有脊椎動物都出自脊索動物門）以及至少四種脊椎動物，如?？隰~(haikouichthys)，第一種真正意義上的脊椎動物，與今天的七鰓鰻十分接近。
我們在澄江生物群找到了奇怪而又驚人的形態(tài)，其中幾種也同樣出現(xiàn)在不列顛哥倫比亞省伯吉斯最有名的頁巖中，或澳大利亞南部鴯鹋灣（EmuBay）。比如奇蝦（Anomalocaris），這種動物可以長達一米，應該是這個生態(tài)系統(tǒng)中的捕食者或是吃腐食的動物；再比如神秘的歐巴賓海蝎（Opabinia），它柔韌的長嘴是寒武紀生物群中獨有的。
澄江化石群，見證了群落結構很早就得到了發(fā)展，并且為一個大規(guī)模的生態(tài)環(huán)境提供了佐證。 2012 年，澄江化石群被列入世界遺產(chǎn)名錄。
恐龍飛起來（1.55 億年前）
自 1860 年在德國發(fā)現(xiàn)始祖鳥以來，鳥與恐龍之間的關系，以及鳥類的起源都引發(fā)了人們的爭議。
20 世紀 90 年代，眾多中華龍鳥的發(fā)現(xiàn)印證了一個假設：現(xiàn)在的鳥是由獸腳類恐龍進化而來。
在所有的特征中，飛翔的能力幫助恐龍占領新的生態(tài)位，成為更靈活的獵手，同時也能更巧妙地躲避捕食者。
但這些恐龍是怎樣飛起來的？這里有兩種不同的理論。第一種認為，飛行的起源是樹生恐龍憑其利爪攀上樹干，在樹枝間跳躍，在下落的過程中形成了雙翼。第二種認為，奔跑型動物先獲得飛翔的能力：擺動覆蓋著羽毛的原始“臂膀”，他們加快速度，直到可以起飛。第二種“從陸地出發(fā)”的理論似乎更加可信。
著名的始祖鳥生活在 1.5 億年前，它的肩膀和翅膀的解剖樣本表明，它能邊振翅邊以每小時 20 千米的速度奔跑，這樣的速度足夠讓一個這樣重量的陸生動物從地面飛起來。
那么它們的羽毛又是從哪兒來的？人們最開始推測是爬行動物的鱗片逐漸延長，再側(cè)向分支，長成羽支和羽小支。今天，人們不再接受這個假設，因為羽毛是空心的，而鱗片不是。人們現(xiàn)在承認羽毛是經(jīng)過多重特殊變化得來的。
在真正擁有羽毛（與現(xiàn)代鳥類相近）的各類恐龍中，有一些不會飛翔，還有一些屬于獸族亞目，這一類有時與鳥類相隔很遠。除了提供動力功能，恐龍進化中還可根據(jù)目的選擇羽毛：隔熱性，這一點在羽毛被吹散時得以加強（儲存的空氣增強隔熱性）；顏色與運動，這些都是實現(xiàn)交流的視覺信號（例如對配偶的炫耀行為）；保護卵。
動物糞便組成的懸崖（8500 萬年前）
埃特雷塔美麗的白色崖壁實際上是由無數(shù)動物糞團堆積而成。受西方文化影響，我們認為白色象征著純潔和貞潔，所以傳統(tǒng)的婚紗也是白色。相反，黑色則代表著地獄、魔鬼、廢物。也可能是因為這個原因，白色讓我們聯(lián)想到用功學習的童年時光，天真歲月里寫在黑白上的粉筆字，就連粉筆也傳遞著積極向上的信號。然而，被用作粉筆的材料其實是一種叫白堊的巖石，粉筆也是由此而得名（在法語中粉筆與白堊使用同一個單詞）。白堊是由微小的貝類化石緩慢沉積而成，大部分由微小藻類的骨骼部分變化而成。
在海浪激蕩的水域下面，潛水艇的探照燈發(fā)出光束，水里看起來像是下雪一樣。這些下落的絮團是水面浮游生物的遺骸，它們將落到海底并在那里沉積。在時間的作用下，淤泥結成巖石。白堊就是這樣形成的。
巖石中會發(fā)現(xiàn)生活在海洋表面的微小藻類。它們?yōu)闃镒銇喚V（海洋里數(shù)目最多的生物）等微生物提供了食物。據(jù)估計，在表面 200 米深的水域中，那里的生物消耗了超過 90% 的藻類。藻類的有機部分被消化掉，礦物質(zhì)部分隨著糞便排泄出來，呈球狀或橢圓狀。一個糞團可包括 40000 種物質(zhì)，每立方毫米的個體數(shù)量達到數(shù)百萬。位于埃特雷塔的白堊懸崖，我們看到的白色山崖，事實上是一團巨大的動物糞便。
鉆石坑（3570 萬年前）
一個直徑為 5 到 8 千米的隕石墜落在西伯利亞，強烈的碰撞將有機物變成了鉆石礦。
鉆石由碳元素構成，和石墨一樣，而石墨卻僅僅是鉛筆的原料，只是因為碳原子的排列不同就導致了這兩種物質(zhì)的巨大差異。鉆石比石墨的結構要緊密得多，因此也更加堅硬。鉆石的結構是在壓力極大的條件下形成的。這也是為什么我們在很深層的巖石中才能發(fā)現(xiàn)鉆石礦，比如南非的金伯利。鉆石也可以在強烈碰撞的條件下形成，比如隕擊事件。
自地球形成以來，隕石墜落就十分常見。但大部分都在穿過大氣層的過程中燒成了灰，只是偶爾有隕石能落到地面并留下痕跡。最近一次的大碰撞于 2013 年 2 月 15 日發(fā)生在俄羅斯的車里雅賓斯克，在烏拉爾的上空被觀測到。隕石穿入大氣層時，速度為 20 千米/ 秒，直徑約 17 米，重 10000 噸。估測其釋放出的總能量為 500 千噸級，相當于廣島原子彈的 30 多倍。這是自 1908 年 6 月 30 日發(fā)生的通古斯大爆炸以來，地球受到的最大天體的撞擊。
3570 萬年前，一個直徑在 5 － 8 千米的隕石在西伯利亞墜落，著陸點在諾里爾斯克城的東邊，勒拿河和葉尼塞河中間的位置。撞擊形成了珀匹蓋隕石坑，其直徑約十萬米，是地球上第四大隕石坑。這場撞擊在這個天然的巨坑中心產(chǎn)生了大量鉆石礦，可能多達 1 萬億克拉。如果這個數(shù)據(jù)是準確的，那么坑中的鉆石是全世界現(xiàn)有鉆石儲量的十多倍！
這些鉆石是由于隕石碰撞地球時土層中的碳被壓縮而形成的，分布在隕石的著陸點方圓 10 千米的范圍內(nèi)。俄羅斯人早已知道這個鉆石坑，里面的鉆石有藍、黃、灰不同的顏色，然而并不能給珠寶市場帶來沖擊，因為它們的直徑僅為 0.5 至 2 毫米。但這些鉆石的工業(yè)用途十分完美，因為它們比合成鉆石的硬度強兩倍。
題圖來自：維基百科，文內(nèi)圖由出版社提供
