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编辑推荐

这个被我们称作“家园”的地方，为什么就如此适合人类居住呢？这是一个未解之谜。

龙卷风，台风，干旱，沙尘暴，热浪，火灾和冰冻……这些事件无一不在考验人类的适应能力。

“我们正在迈入这样一个时代，小尺度预测前途一片光明”，美国国家海洋和大气管理局国家风暴服务实验室的气候学家兰斯?罗斯弗斯这样说道，“老实说，天空才是我们的极限。”

研究者们不懈地努力以期理解全球变暖带来的后果，但要改变这一现状，不仅需要科学知识，也需要同样多的社会和政治意愿。

这是一本探索地球与环境前沿科学的书，通过阅读，审视我们脚底下的神秘莫测和躁动不安，探寻地球生命之初的精彩绝伦。

内容简介

《地球与环境（全彩）》内容简介：电子工业出版社与美国科学与公众协会（The Society for Science ＆ the Public）及其出版的《科学新闻》杂志（Science News）倾力合作，陆续推出《科学新探索》丛书，《地球与环境》正是该丛书的第四本书。本书从地球生命之初的精彩绝伦，到不远的尚不可预知的未来，讲述了人类对地球与环境长期以来孜孜不倦的探索，以及所取得的重大成果和发现。

《地球与环境》一书的文章均选自近几年《科学新闻》杂志中尤为精彩、受读者欢迎且值得阅读的文章。《科学新闻》杂志是美国专业、全面、及时的科学新闻来源之一。

作者简介

美国《科学新闻》杂志（Science News）由非营利机构美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）出版，出版地为华盛顿特区。纸质版《科学新闻》杂志（Science News）为双周刊，同时开通了每日更新的新闻网站 (www.ScienceNews.org)。纸质版《科学新闻》杂志拥有超过9.3万的付费订阅者，网站年独立访问量高达1200万。此外，《科学新闻》杂志在社交媒体上也十分活跃，拥有220万脸谱网粉丝和150万推特粉丝。《科学新闻》杂志已有94年的历史，一直致力于为公众提供值得信赖的科学信息。1922年，报纸出版人爱德华·W. 斯克里普斯（Edward W. Scripps）创办了《科学新闻》杂志，最初名为Science News-letter，这是美国第一份旨在为公众提供客观严谨的科学新闻的出版物。如今，《科学新闻》杂志的使命依然没有改变，始终以“传播育人”为己任，继续将各个科学领域的重要发现传递给公众。《科学新闻》杂志由**的团队撰写、编辑和设计，面向科学爱好者、希望更深了解前沿科学成果的学者，以及时刻关注其他领域发展的科学家。

内页插图

精彩书评

“尽管在地球上存在的时间不是很长，人类还是见证了很多令他们印象深刻的事件，这些事件都展示了地球‘改造自我’的力量……现在来看，未来的地球，正如同过去一样，依然是一个未解之谜。”

——美国《科学新闻》杂志社（Science News）

目录

1．回望过去，探寻地球生命之初的精彩绝伦
（Looking Back to Explore Fantastic Stories of the Early Earth）
古老生命的新故事
幼年地球的脉搏――长达20亿年的爆炸
澳大利亚古化石：“水生”还是“陆生”？
二叠纪的堪萨斯――74摄氏度的炼狱
北美西部地貌演化“两步曲”
年幼的地球，如何俘获你温暖的心？
漫长而蜿蜒的科罗拉多大峡谷
水系的进化
“小”矿物塑造“大”板块
被扼杀在摇篮之中的早期生命
消逝的古海，年迈的撒哈拉
探索地球和宇宙中的“水世界”
消逝的海洋――盘古大陆的覆灭之谜
南北美洲何时“牵手”
水，无处不在

2．那些我们脚底之下的神秘莫测和躁动不安
（The Mystery and Restlessness Beneath Our Feet）
地下水“隐退”，灌溉是“元凶”
日本3?11海啸的怒吼
圣安德烈亚斯断层“拧麻花”，地壳也会“抖三抖”
回望板块运动最初的“那些年”
地下水“入不敷出”
地震――令板块为之颤抖
地震的“后遗症”――板块错动“经久不衰”
地下水开采引发地震――地质界的“蝴蝶效应”
过度开采让地下水“岌岌可危”
科罗拉多大峡谷的“生日”
板块――沉睡的雄狮
地震――滑坡的“先知”
快速“愈合”的地震“伤口”
请勿随随便便给地球“打气”
板块边界――钻石的摇篮
与时间抢速，同地震抗争
地球内部“不为人知”的水――蓝色矿物质为窥见地幔内部状态提供线索
给地球“注水”可引发地震
震区上演现实版“为有源头活水来”
美国东海岸的地层“跷跷板”
消亡板块给太平洋海岭“打了个结”
尼泊尔地震远没有结束

3．地球深处的滚烫热血
（The Hot Blood Deep Inside the Earth ）
大型火山可以快速苏醒
超级火山进化神速
神秘火山浮出水面
火山岩中的溴破坏了臭氧层
火山守望者
厄瑞玻斯呼吸的声音
浆糊状的岩浆
火山大爆发说来就来！
预报：火山灰袭来，无处可藏！
神秘火山被锁定在热带地区
战争地带里的火山

4．褪下冰冷的外壳，它们已成为人类关注的热点
（Spotlight， Though in a Cold Coat）
砰！小冰河期来了
海冰和降雪此消彼长
南极冰架在升温中陷入危机
走走停停的格陵兰岛海冰
热浪席卷北极，造成格陵兰岛冰架破纪录地消融
喜马拉雅冰川奔流
极地冰盖萎缩
极地冰川钻孔，科学家们的努力付诸东流
冰川自我铺路
南极冰川深处的生命
格陵兰岛冰川消融速度或趋于稳定
为南极洲量量体温
南极冰架崩塌，海绵动物总动员
冰川下的生物世界
全球变暖导致冰架崩解
加拿大冰川大危机

5．气候变化――不想面对，却又无可奈何
（Climate Change， an Inevitable and Irreversible Process to Which Human Beings are Reluctant）
干旱之中的亚马逊“复仇”
快速修复气候的措施
海水盐度自50 年代起发生变化
海平面上升，气候变化“难辞其咎”
极端天气――人类“咎由自取”
极端高温席卷全球
极端天气
气候变化走向极端
西南极洲加速变暖
废热与气候变暖
告别严寒，拥抱温暖！
气候变暖，北极“碳堡垒”仍未“失守”
到2038 年，热带气温将进入难以预知的范围
南极的火山活动助推了海平面的上升
强风或许阻挡了全球变暖的步伐
极端高温仍在上升
海洋细菌或许阻止了远古时代的全球气候变暖
风力减弱阻滞了2014 年的厄尔尼诺现象
气候变化会加剧雷击事件
全球变暖会带来一个湿润的非洲
干旱与变暖的暂停有关？
科学家证实了二氧化碳的积聚“加热”了地球表面
北极的飞速变暖加剧了夏季的高温热浪

6．浩瀚的海洋，你了解多少？
（How Much do You Know About the Vast Oceans? ）
螃蟹横行南极洲，大虾强占加勒比
再循环模式降解墨西哥湾漏油
生命之“深”
二氧化碳“侵犯”海洋生态系统
温暖海水助力珊瑚繁殖
北极冰川下的微生物世界
冰雪消融，藻类激增
冰盖“此”消“彼”长
海洋深处顽强生长的微生物
鲨鱼，海洋监管员
病毒是深海热液喷口处生命体的保障
海中失踪的塑料
两片大洋似乎与全球变暖的停滞有关
人类活动造成海洋汞量增长三倍
海洋垃圾的世界自助游
海洋或许是土卫二上的间歇泉的来源
冰期――洋壳的缔造者
大堡礁禁渔令给珍贵鱼群带来了幸福生活

7．多样的环境，共同的未来
（Diversiform Environment， Common Future! ）
阳光与石油，幼鲱的天敌
埋藏在土壤中的秘密
被蒸干的东非大地
古洪水的新通道
加利福尼亚农夫――当之无愧的“雨神”
回望北极绿树葱茏的时代
蓝天呼唤风暴
非洲沙尘滋养了佛罗里达大沼泽
寒冷纪录再被打破
佛罗里达州红树林北移
云――气候变化的预报员
袋鼠排放的“尾气”似乎不那么清洁
巴哈马群岛――一段风与尘的传说
重力，为洪水“代言” / 374
回收废水或成公园“灭顶之灾”
风神“开恩”，死亡区收缩
彩虹也有“阴晴圆缺”
墨西哥湾漏油事件五周年――比答案更多的是疑惑
天气预报的将来时

精彩书摘

古老生命的新故事

地质学家与生物学家联手探究地球早期细胞的生命史。

莎拉?威廉姆斯

地球上诞生的第一个生命是单细胞生物，它们既没有留下脚印，也没有留下咬痕，更没有留下骨头。它们“蜗居”在地球的某一个偏僻的小角落里繁衍生息。科学家们绞尽脑汁地想刻画出这些单细胞生物的模样，但是几个世纪过去了，还是依然只能停留在对生物学证据的依赖上面。他们希望通过研究古生物和现代生物之间的共性，推断原始细胞中的组成成分。而生物学家们更是“脑洞大开”，他们通过逆向推理，已经提出了一系列有关单细胞生物形成时间和地点的假设。然而，到目前为止，这些都只是“异想天开”，并没有办法证明。

不过好消息是，最近地质学家们也加入了研究的行列，助生物学家们一臂之力。借助生物学家们的指引，地质学家们开始研究地球上年代最古老的岩石，希望借此找到第一批细胞生物留下来的痕迹。同时，借助地质学家们的指引，生物学家们也开始研究远古时期“稀奇古怪”的环境，寻找早期细胞生物的宿营地。地理界和生物界的强强联手，使得古代生命形成时期的场景逐渐清晰起来。

根据教科书上的定义，生物体是可以改变周围环境的，它们与自然界进行能量交换与物质交换。因此早期的单细胞生物一定也会留下一些永久的化学印记，证明它们在这个世界上存在过。因为这些化学元素特定的化合形式，只有通过生物体的新陈代谢才能形成。但是如今，包含这些重要化学线索的物质少之又少，它们大部分都被埋藏在深深的地下，仿佛在向科学家们表示：“能奈我何？”只有当火山喷发或者山脉隆起的时候，它们才有可能“重见天日”，当然这个概率和中彩票无异。不过，这依然阻挡不了地质学家们的雄心壮志，他们不仅决心找到这些携带生命信息的岩石，还要认真地研究它们。

美国科罗拉多大学博尔德分校的斯蒂芬?斯蒂芬（Stephen Mojzsis）形象地表示：“这些地质学记录就像是铺在老房子里的地毯。在长达几个世纪的时间里，人们在这‘地毯’上面肆意地践踏，导致它已经完全‘起毛’了，只剩下丝丝缕缕的彩色‘线团’。但是如果你观察得足够仔细，还是能在这些为数不多的‘线团’中发现端倪，你可以从中看到‘地毯’原来的样子。”

事实上，这项工作远远不止这些。寻找早期生命留下的这些“线团”只是这项挑战中的冰山一角。地质学家们还要研究这些“线团”是在哪里被“纺织”成型的。关于这个问题，目前地质学家们分成了两支研究小分队。其中一队将研究的重点放在深海区域，因为他们在水下发现了一种新型的排风孔。另外一队则将目光放在了蒸汽缭绕的池塘，因为他们的盟友生物学家认为，这里可以满足生命所需的一切必要条件。

在这段伟大的征程中，地质学家们和生物学家们携手并肩，大步前行。他们互相监督，彼此检查，积极寻找一切微小的可能。

“我们现在急需一批能够从地球演变与地质状况的角度上考虑问题的生物学家，而不是拘泥于用试管做实验，因为很显然，在早期地球上根本不存在试管。”斯坦福大学的地球物理学家诺姆?斯里普（Norm Sleep）表示：“我认为我应该为这些生物学家们提供一份早期环境的详单。”

前言/序言

地球形成于46亿年前，而现代人类仅仅在大约20万年前才开始在这个星球上活动。从这个角度来看，地球上发生的绝大多数事件，人类都未曾经历。没有人见证了1亿年前月球的诞生，也没有人目击了随后来自外太空的彗星和小行星对地球的猛烈撞击。目前为止，还找不到直接的证据来解释光合生物是如何在24亿年前开始进行大气的转化从而积聚氧气的，也没有任何关于五次生物大灭绝的证据。科罗拉多河如何塑造出了大峡谷，撒哈拉又为何如此干旱，我们皆不得知晓，尽管近来有研究表明这一活动发生于700万年前，也就是大约在这个时候，大猩猩和人类的谱系开始分离。我们星球大部分的历史依然有待发掘。这个被我们称作“家园”的地方，为什么就如此适合人类居住呢？这依然是一个未解之谜。

尽管在地球上存在的时间不是很长，人类还是见证了很多令他们印象深刻的事件，这些事件都展示了地球“改造自我”的力量。1883年，印度尼西亚喀拉喀托火山喷发，整个岛的三分之二被摧毁，远在大洋彼岸的非洲东海岸都能听见剧烈的火山爆发声响。刚果民主共和国境内的尼拉贡戈火山在1997年和2002年两次喷发，大量的岩浆从火山口急速倾泻而下，席卷了大片的土地和生命。龙卷风，台风，干旱，沙尘暴，热浪，火灾和冰冻……这些事件无一不在考验人类的适应能力。最近几年的地震，仅举发生在日本、印度尼西亚、巴基斯坦、海地和中国的几个例子，已经给人带来了巨大的精神创伤，也给地球本身带来一个又一个巨大的疤痕。地球从未停止变化，这一点非常明确。

有时候，人类在经历了某些巨大的灾难性事件后，会吸取足够的经验教训，在预防预警上表现出显著进步。举例来说，2004年印度洋地震海啸之后， 海上预警浮标开始被应用，正是这一装置，使得2011年东日本海啸成为有史以来最早被预测以及预测效果最好的海啸事件。持续不断的尝试和努力或将带来一个预报系统的诞生，它可以更好地预测哪些地方最有可能发生洪水。对美国爱达荷州一次超级火山大喷发的研究显示，单独的、分隔开的岩浆池可以在1万年的时间内进行合并，对晶体化学的调查也显示，岩浆的化学组成可以在数十年内发生剧烈的变化。高级计算机、统计方法以及来自智能手机的数据或许可以在不久的将来为我们提供更精确的天气预报。“我们正在迈入这样一个时代， 小尺度预测前途一片光明”，美国国家海洋和大气管理局国家风暴服务实验室的气候学家兰斯?罗斯弗斯这样说道，“老实说，天空才是我们的极限。”

然而，我们仍然需要弥补一些主要的缺陷。我们投入了资金，进行大量的计算分析以及预测预报，为了更好地理解气候变化——这或许是人类迄今为止亲历的地球变化最大的表现，而且还是我们自己一手造成的。伴随着人类一系列改变环境的方法——大坝，城市，灌溉——二氧化碳和其他温室气体的含量正在急剧上升，全球变暖已不可避免。南极洲上的拉森A、拉森B冰架已经崩塌。曾经冰雪覆盖的北极地区，如今多条航线正在开通。海平面在上升，近期的极端天气事件，包括破纪录的高温热浪，被证实罪魁祸首就是全球变暖。研究者们不懈地努力以期理解全球变暖带来的后果，但要改变这一现状，不仅需要科学知识，也需要同样多的社会和政治意愿。现在来看，未来的地球，正如同过去一样，依然是一个未解之谜。

美国《科学新闻》杂志社（Science News）

2016 年9月

一本图文并茂的好书，可以了解人体细胞的核心，值得细细阅读，增长见识!

对于这方面的理解还是有些必要的。

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最难理解的还是从无生命到有生命这一步