报告简介:
地球宜居性已经成为当前地球系统科学的最前沿研究主题,它因涉及地球各圈层之间的相互作用、涉及地球的物理化学过程和生命过程交织在一起的动力学过程而被国家自然科学基金委员会地球科学部确立为 2021~2030 年中长期发展战略,探索宜居地球的形成和演化机制因而具有重要的科学意义。
本报告提出了地质微生物与板块构造是宜居地球形成的双引擎。地质微生物与板块构造的联动不仅涉及地球物质运动的三大过程交织,而且还涉及表层系统与深地系统的跨圈层相互作用,覆盖了地球的绝大部分演化历史。
单纯从表层系统来看,生命塑造了地球,而其中最为关键的生命系统是地质微生物,因为它是地球之王、地球的元老、生态系统运转的齿轮、元素生物地球化学循环的引擎。特别是,地质微生物与板块构造的相互作用驱动了地球上的元素循环,进而导致气候环境的演变,包括元古宙的两次增氧作用、显生宙的降碳作用等,从而使得地球向适合人类生存的宜居方向演化。不仅如此,地质微生物与板块构造的相互作用还进一步推动了地球历史上的生物演化,包括生态系统从单极向两极和三极的演化、从扁平向立体生态系统的演化,原核生物向真核生物的演化,以及显生宙动物多样性的演变等。
地质微生物还通过板块构造影响深地系统,使得地球的深、浅系统进行双向联动和互馈,从而导致地球系统不断演变。在宜居地球的深部驱动方面,虽然涉及岩浆作用、火山活动和板块构造运动等诸多过程,但其中最为关键的是板块构造运动,它是地球区别于其他星球的关键所在。板块构造和地质微生物的相互作用通过一系列沉积物对深部圈层产生重要影响。实际上,有人甚至提出板块构造的启动也与地质微生物作用有关。
综上,地质微生物与板块构造的联动驱动了地球系统的跨圈层相互作用、生命系统与非生命系统的相互作用,进而导致生命系统与地球环境系统的协同演化,并最终演化出适合人类生存的宜居地球。
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