这学期，年届九旬的著名海洋地质学家、中国科学院院士、海洋与地球科学学院教授汪品先在同济高等讲堂上开讲“地球春秋”。近日，汪品先院士圆满完成了该系列讲座之三“宜居表层的形成”，并书面回答了学生提出的部分代表性问题。

汪品先院士作“地球春秋”第三讲“宜居表层的形成”

①谢欣宇：为什么第一次有很多氧气后产生了动物，第二次有很多氧气后产生了植物。感觉动物比植物先出现不太符合我的常识，在没有植物出现之前，动物依靠什么活着呢？

答：不错，我们熟悉的动物，要么吃植物，要么吃别的动物。但是六亿年前动物起源是在海里，他们吃的是细菌和藻类，这不是推想，而是已经通过化石身上的化学标志物得到证明的。其实直到今天还有不少动物靠微生物为生，根本用不着肠胃，而且活得很好。至于四亿多年前植物起源是在陆地上，因为生物登陆是一场巨大的挑战，生物对大气氧化的要求更高。从此之后，才产生动物吃植物的现象。

②赵翔宇：火星缺水是否还与其自转周期过长有关？自转周期长，向阳面接收大量太阳辐射，导致水大量以气态存在，很容易被太阳风带走。

③杨皓成：汪院士您好，对比金星、火星与地球的演化，除了深部地质活动，还有哪些关键因素决定了地球能长期维持宜居表层？

答：的确，金星、火星的表层之所以不“宜居”，有着多方面的原因：与太阳距离、星体大小、运转速率都有关系，而关键的宜居条件是液态水。行星产生的早期都曾经一度有过水，但后来演化的历史就各不相同。

金星和太阳的距离是地球的72%，30多亿年前太阳辐射强度只有现在的25-30%时，金星可以有液态水；可惜随着太阳光加强，现在金星表面温度已经高达460℃，液态水不再可能。再说金星自转一圈相当于地球243天，也就是4个月白昼、4个月黑夜，白昼有云层反射阳光，黑夜不能反射，只能加强温室效应。

火星离太阳距离是地球的一倍半，星体又小，半径只是地球的1/2，质量是地球的1/10，虽然早期有过液态水甚至生命，但30多亿年前就失去磁场，现在大气密度只有地球的1/100，表层温度只有-60℃，尽管极地和地下还保留有冰，液态水却早已消失。

④包军昊：中子星物质会不会比金刚石硬？

答：我们是在讨论模拟地心高温高压做实验时，说金刚石作为碳的原子晶体，是地球上最硬的物质，所以用金刚石做压腔。而硬度主要取决于原子间化学键的强度，和密度并不直接相关。因此在讨论硬度时，如果提出失去原子结构的地外物质，那就缺乏可比性。恒星坍塌为中子星，原子结构完全消失，每立方厘米几亿吨，密度极大；如果再进一步坍塌为黑洞，那就连密度也无从谈起，遑论硬度。

⑤郑佳怡：对于地质的研究，大多数只能依赖间接指标，怎么确保真实性？

答：误会了。地质的研究大多数并非只能依赖间接指标，矿物、化石都是直接指标，地质工作者翻山越岭，探索的也是直接指标，否则哪里来那么多的地质矿产呢？随着科技发展，采用了更加聪明的办法，比如先用地球物理勘探地下，然后再选点钻探，这就是石油开发的途径；或者先用遥感、航测，然后再上地质工程，这类间接指标也都是确保真实性的。

我们这两堂课讲的地球深部探测，则是另一种情况。人类大概永远进不去地心，但这远不是“地质的研究大多数”。“确保真实性”的办法一是用多种间接指标相互检验，二是使用数值模拟进行验证，但总归还是假设，而且会产生多种不同的假设，人类只能做到逐步接近客观真理。

⑥王淑琴：汪院士，听完您的讲座非常震撼。地球的春秋长达数十亿年，而人类文明的出现不过短短万年。如果把地球演化比作一场宏大的剧场，人类似乎只是刚登场不久的过客。从地球科学的宏观视角来看，您认为人类提倡的保护地球，本质上是不是其实在保护人类自己？地球演化史给人类文明的可持续发展带来的最大警示是什么？

答：没错，人类提倡“保护地球”当然是在保护人类自己。我们主张“保护生物多样性”，目的在于维护生态平衡，因为人类是生物圈的一份子。理性地保护地球，是人类保持生存环境的唯一选择。若问研究地球演化史的精髓，则在于认识人类尺度与地球尺度的不同，在于抛弃“人类中心论”的偏见，不将人类的时空尺度强加在地球身上，不再盲目相信“人定胜天”，更不可不加验证地推行“地球工程”。（图/周游）