寫給每個人的地球簡史：八堂四十億年的極簡地理課

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◢◤◢◤◢◤你了解地球嗎？你想與腳下這顆「家園」星球邁向怎樣的未來？◢◤◢◤◢◤

跨越四十六億年的史詩故事，回顧美麗地球漫長但未完待續的一生

† 美國國家科學院沃爾科特獎和湯普森獎 † 古生物學會獎章 † 沉積地質學會摩爾獎章 

† 倫敦地質學會沃拉斯頓獎章 † 國際生命起源研究學會奧帕林獎 † 瑞典皇家自然地理學會斯文伯格倫獎

深獲學界肯定的地質與古生物學家──安德魯．諾爾Andrew H. Knoll 如詩之作

這是關於我們家園的故事。

有關地球的一切都是動態的。

倘若我們可以倒放磁帶，地球和它所維繫之生物體的故事，充滿了足以媲美好萊塢片的曲折劇情──彗星和流星輪番轟擊；翻攪的岩漿覆蓋地表；有毒氣體讓大氣窒息；大陸形成又被撕裂；冰川作用週而復始；在這個充滿活力的舞台上，生命不知如何便站穩了腳跟，最後還改造了我們這顆星球的表面……

我們周遭山脈、海洋、樹木、動物如何形成？黃金、鑽石、煤炭、石油、我們呼吸的空氣哪裡來？

恐龍為何制霸地球卻又消失，最後是人類留了下來？而人類目前對這顆星球所做的一切，將決定誰的未來？

你對自己腳下的土地了解多少？

想來不可思議，你所站的地方可能曾經在滾滾的熔岩熱浪中烹煮，被高聳的冰積層壓碎，被落在附近的流星撞擊搖晃，可能壟罩毒氣，為海水淹沒，或是有可怕的怪物漫遊而過……可能符合以上大部分情況，甚至全部。

我們的星球家園和遍布其表面的生物故事，比任何好萊塢大片都要壯闊得多，情節曲折足以與暢銷驚悚片相媲美。但直到最近，我們才開始將整個謎團拼湊成一個連貫的敘述。

憑藉數十年的實地研究和對尖端科學的最新了解，地質學家安德魯．諾爾提供了一本嚴謹而易於理解的地球傳記，描繪了我們地球四十六億年的史詩故事。將二十世紀的氣候變化置於深刻的背景下，對我們曾經走過之路和即將去往何處，做出一番必要的審視。

這本書是一張請柬，邀請各位來領略一段漫長歷史，看這顆星球如何走至當前現狀。循此過往，進一步理解人類活動如何在二十一世紀逐步改造世界。

反思這場持久的教訓，我們將體認當下片刻是多麼短暫、脆弱又寶貴。

◇◇◇◇寫給地球公民的八堂通識課◇◇◇◇

 ▎化學的地球 ▎物質的基礎：元素的生成

 ▎物理的地球 ▎大陸板塊，海洋、高山各種地貌的生成

 ▎生物的地球 ▎生命的起源

 ▎氧氣的地球 ▎生物所以能夠呼吸、生存的起源

 ▎動物的地球 ▎物種起源、演化，從簡單到多樣性

 ▎綠色的地球 ▎植物和動物的競爭與合作

 ▎災難的地球 ▎生命的滅絕與重塑，環境的破壞與再生

 ▎人類的地球 ▎一個物種，改變了全地球

走在三葉蟲曾經掠過的古老海底，恐龍笨拙穿過的山坡，猛獁象曾經統治過的寒冷平原……

這裡，曾經是他們的世界，現在是你的。

你繼承的不只是世界，也是責任。

孫維新｜國立臺灣大學 物理系及天文所教授

黃貞祥｜國立清華大學 生命科學系副教授

郭陳澔｜國立臺灣大學 地質系教授

蔡政修｜國立臺灣大學 生命科學系古脊椎動物演化及多樣性實驗室教授

高文媛｜國立臺灣大學 生態學與演化生物學研究所教授

林郁梅、楊善茜｜北一女中 地球科學科專任教師

葉昭松｜建國中學 地球科學科專任教師

陸子鈞｜《科學人》內容長

雷雅淇｜台灣科學媒體協會理事

冬陽｜央廣「名偵探科普男」主持人

──專業推薦

「地球歷史的奇妙昇華，來自一位世界領先的地質學家：安德魯．諾爾寫了一部引人入勝、機智、可讀性極強的出色作品，貫穿我們地球的四十五億年，從三葉蟲和恐龍到人類起源，再到我們日新月異的現代世界。」——史蒂夫‧布魯薩特，紐約時報暢銷書《恐龍的興衰》作者

「儘管規模宏大，這位哈佛地質學家和自然歷史教授的入門讀物，不僅讓看不見的四十億年變得可以理解——他的專業知識還讓它變得有趣。」──多倫多《環球郵報》

「數十年來一直處於發現和研究的前沿，安德魯‧諾爾一直是我們這個星球上領先的科學家之一。在這本書中，諾爾向我們講述了一個四十六億年的偵探故事，揭示了我們在太陽系中這個家園的起源和內部運作。在這些書頁裡，你會發現一些深刻的事物：我們的過去、現在、未來是如何奠基於地球之上。」──尼爾‧舒賓，《解碼40億年生命史：從化石到DNA》作者

「我們星球的形成和開始的壯麗編年史，難以置信但令人敬畏的相互作用創造了生命，賦予了多樣化和豐富性，以及大規模滅絕和復甦。諾爾巧妙地呈現我們家園的極端條件與暴力，週期和演變。」──書單雜誌（星級評論）

「以簡潔靈巧的方式涵蓋了我們星球從最早形成到現在的歷史弧線。」──福布斯雜誌

「以通俗易懂的方式描繪了這顆行星的歷史，從一開始，透過礦物、地理結構、大氣、大大小小生命形式的發展：一顆從岩石碎片中形成的小行星圍繞著一顆普通的年輕恆星旋轉。」──美聯社

「巧妙地濃縮了地球的歷史……萬物歷史的專家級入門書。」──柯克斯評論

「歷史上這個時刻迫切需要的書......諾爾匯集了來自各個領域的事實，以清晰易懂的敘述方式講述我們星球的故事。」──「科學探究者」新知網

「滔滔雄辯的行動號召。」──CNN.com

「到頭來，我們只會保護自己所愛的，只會愛我們所了解的，只會了解我們被教導的。」

──巴巴•迪烏姆，塞內加爾／森林保育學者

作者簡介 安德魯．諾爾Andrew H. Knoll
哈佛大學費舍爾自然歷史學教授和地球與行星科學研究教授。
以對前寒武紀古生物學和生物地球化學有卓著貢獻而聞名：曾在斯匹次卑爾根島、東格陵蘭島、西伯利亞、中國、納米比亞、北美西部、澳大利亞發現了早期生命的微化石記錄，並且是最早將埋藏學和古生態學原理應用於其解釋的學者之一。他對生物礦化、古植物學、浮游生物進化和大規模滅絕有著長期的興趣，並使用生理學作為概念橋樑，將環境變化的地球化學記錄與生物歷史的古生物學記錄整合起來。
近二十年來，他一直在美國航空總署火星探測漫遊者任務的科學團隊中任職，亦是美國國家科學院、美國藝術與科學院、美國哲學會和美國微生物學會的重要成員。曾獲東京由日本天皇和皇后出席頒發的國際生物學獎、克拉福德地球科學獎、美國國家科學院的沃爾科特獎章和湯普森獎章、古生物學會獎章、倫敦地質學會的沃拉斯頓獎章、國際生命起源研究學會奧帕林獎、瑞典皇家自然地理學會斯文伯格倫獎。
另著有《年輕星球上的生命：地球前三十億年的進化》（Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth），為古生物學領域的經典之作，並獲美國最古老的學術榮譽學會Phi-Beta-Kappa頒發「最佳科學圖書獎」。

譯者簡介 蔡承志
國立政治大學心理學碩士，第七屆「吳大猷科普著作獎」翻譯類金籤獎得主。累計譯作八十餘本，包括：《眺望時間的盡頭》、《時空旅行的夢想家：史蒂芬．霍金》、《重返人類演化現場》、《詩性的宇宙》、《大轉折：百年科學匯流史》、《伊波拉浩劫》、《下一場人類大瘟疫》、《最後一個知識人》《大氣：萬物的起源》等書。

緒論：一張請柬
你的生活都被重力束縛在地球上。每踏出一步，你都與岩石或土壤接觸，即便有時是隱藏在碎石路面或地板底下。搭機起飛時，你或許會認為自己逃脫了重力的桎梏，不過開心轉瞬即逝；不到幾個小時，重力就會獲勝，而你也會回到陸地上。
我們和地球的牽絆，延伸遠超出了重力。我們的食物所含的成分，都是以大氣或海洋中的二氧化碳，加上採自土壤或大海的水和養分製造而成。你每次呼吸，都攝入富含氧氣的空氣進入肺中，讓你能從你的餐飲取得能量。在此同時，大氣中的二氧化碳讓你不會受凍。還有，你冰箱門裡面的鋼，你馬口鐵罐頭裡面的鋁，你硬幣裡面的銅，以及你智慧型手機裡面的稀土金屬，全都來自地球內部。考慮到這一切，想起這個維繫我們存續，只偶爾在地震或颶風期間置我們於險境的巨大球體，我們多數人對它竟是那麼漠不關心。
我們該怎樣理解地球在宇宙中的位置？岩石、空氣、水，是如何界定我們的現存狀況？我們該如何解釋我們的大陸、山脈和峽谷、地震和火山？是什麼控制大氣或海水的組成？還有我們周遭生命的浩瀚多樣性，是如何形塑而成？此外最重要的或許就是，我們自己的行動，是如何改變地球和生命？這些部分是關乎歷程的問題，不過它們也是歷史求知的課題，而那就是本書的框架。
這是關於我們的家園，地球，以及遍布其表面的生物體的故事。有關於地球的一切都是動態的，不斷變動的，即便民眾普遍誤以為那是恆定的。舉例來說，波士頓的氣候屬於溫帶型，夏季溫暖、冬季寒冷，降水量適中，全年分布相當均勻。季節是可預測的，而且倘若你就像我，來到世間已經數十年，那麼你或許就會覺得，這一切你之前早都見識過了。不過，氣象學家會告訴你，波士頓的年均氣溫在年長市民一生當中升高了超過攝氏○．六度。我們也知道，從一九五○年代起，大氣所含二氧化碳──地表溫度的一種主要調節因素──的含量，已經提升了三分之一。同樣地，測量結果告訴我們，全球海平面正逐漸升高，而自從披頭四聲譽鵲起以來，海洋溶氧數量減少了大約三％。
微小改變會隨時間推移累積。由於北美洲和歐洲之間逐漸形成一片新海床，將兩大州緩慢推開，於是從波士頓搭機飛往倫敦，每年就會拉長約二．五公分。倘若我們可以倒放磁帶，我們就會看到，兩億年前，新英蘭和老英格蘭都屬於同一片大陸，而且還有一道類似如今東非所見的那種大裂谷，正開始形成一片新的大洋盆地。就最悠久的時間尺度來看，地球的轉變確實非常深遠。舉例來說，在早期的地球上漫遊，你很快就會窒息，因為當時我們的這顆星球並不含氧氣。
地球和它所維繫的生物體的故事，遠比好萊塢的任何鉅片都更壯闊，內容充滿了足以和暢銷驚悚片媲美的曲折劇情。超過四十億年前，環繞著一顆不起眼年輕恆星周圍的岩質碎屑，逐漸凝積構成了一顆小型行星。在它的早年歲月，地球都瀕臨劇變邊緣，彗星和流星輪番轟擊，同時翻攪的岩漿汪洋覆蓋地表，有毒氣體讓大氣窒息。然而，隨著時間流逝，這顆行星開始冷卻。大陸形成，卻又被撕裂，隨後又相互碰撞，推升出壯麗的山脈，其中多數都已經消失在時光中。那時的火山規模，比人類所曾目睹的任何事物都大上百萬倍。
全球冰川作用週而復始。還有我們才剛開始拼湊出來的無數消失的世界。就在這個充滿活力的舞台上，生命不知如何便站穩了腳跟，最後還改造了我們這顆星球的表面，並為更多樣生命的發展鋪設了坦途，包括三葉蟲、恐龍，以及一種能講、能反省、能打造工具的物種，而且到頭來，這個物種又一次改變了世界。
了解地球的歷史，有助於體認我們周遭山脈、海洋、樹木、動物如何形成，更不用說黃金、鑽石、煤炭、石油和我們呼吸的空氣了。這時我們這顆星球的故事，便提供了必要的背景脈絡，循此我們就能理解，人類活動如何在二十一世紀逐步改造世界。在它的大半歷史時期，我們的家園對人類都並不友善，事實上，在地質學持久的教訓當中，我們體認了當下片刻是多麼短暫、脆弱又寶貴。
這些日子的頭條新聞，經常像是從《聖經》啟示錄撕下來的：加州燃起前所未見的野火，亞馬遜燒出烈焰；阿拉斯加出現創紀錄的高溫，還有格陵蘭冰川加速消融；巨大的颶風摧殘加勒比海以及墨西哥灣沿岸地帶，同時﹁百年﹂洪水則愈來愈頻繁在美國中西部氾濫成災；印度第六大城清奈的用水卻逐漸耗盡，而南非開普敦和巴西聖保羅也瀕臨相同困境。來自生物學的消息也好不到哪裡去：自一九七○年以來，北美鳥類種群總數減少了三成；昆蟲種群總數減半；澳洲大堡礁珊瑚大量死亡；大象和犀牛數量快速減少；全球商業漁業面對危險處境。種群遞減並不是滅絕，卻是物種踏向生物終局的道路。
世界陷入狂亂了嗎？一言以蔽之，是的。而且我們知道為什麼：罪魁禍首就是我們。是人類將溫室氣體排放進大氣，不只是讓地球暖化，還提增了熱浪、乾旱、風暴的強度和頻率。而且也正是人類將物種逼到了牆角邊緣，因為我們變更土地用途、過度開發，加上氣候變遷愈益激烈所致。考慮到這一點，最令人沮喪的消息，或許就是人類的反應：普遍的冷漠，而且在我的祖國，美國，或許還更糟糕。面對這些往後會重塑我們子孫後代生活的全星球變遷，為什麼有那麼多人如此漠不關心？一九六八年，一位塞內加爾的森林保護員巴巴．迪烏姆提出了一個令人難忘的答案。他說：「到頭來，我們只會保護我們所愛的，只會愛我們所理解的，只會理解我們被教導的。」
於是，這本書就是一種促進理解的嘗試。這是一張請柬，邀請各位來領略一段漫長的歷史，看它如何將我們這顆星球引領到當前現狀。這是一項規勸，敦促大家要體認，人類活動正對四十億年才形成的世界，造成何等深遠的改變。這也是敦促面對處理的一項挑戰。