地球系统(第三版)第10章复习题

第十章复习题

1.太阳系的年龄有多大？这个年龄是如何确定的？

科学家认为地球和太阳系中的其他星球形成于46亿年前。

通过运用标准的母子核技术测量陨石的年龄，最准确的方法是铅-铅测定年代法，该方法使用了多种铅的同位素。所采用的三种同位素是204Pb、206Pb和207Pb。铅的同位素206Pb和207Pb分别是由238U和235U的放射性衰变生成的同位素。第三种铅的同位素204Pb不是由放射性衰变生成的，可在测量中用作对比。通过测量这些同位素在不同陨石中的丰度，然后在一个坐标轴上画出206Pb/204Pb的比率，在另一个坐标轴上画出207Pb/204Pb的比率，我们就可以得到等时线图。如果分析的所有样本具有相同的年龄，这些数据将都在一条直线上。这条直线的斜率就是陨石样本的年龄。

2.如果没有比41亿年更古老的岩石保存下来，地球的年龄如何确定？

地球的年龄可以通过检验含铅矿物（即主要含铅，但含铀少或不含铀的矿物）的岩石中铅同位素的比率而间接推断得到（与此同相反，U-Pb年代测定法是针对主要含铀而几乎不含铅的矿物进行的）。铅矿石中同位素的组成与其来源岩浆的相同。因为地球的地幔含铀也含铅，在地幔中206Pb和207Pb的丰度随时间而增加，像地幔产生的岩浆一样。画出来自不同年代岩石的铅同位素的比率，然后对所得到的曲线用数学方法进行分析。能够看出45-46亿年前，地球的地幔应该与陨石具有相同的206Pb/207Pb比率。这也反过来证明了地球于太阳系的其他部分形成于相同的时间，即大约45.5亿年前。

3.木星和月球是如何影响地球的可居住性的？

在行星增大的过程中，发生了两个事件，这两个事件对地球表面状况有着特殊的意义。第一个事件是大行星木星的形成。木星通过干扰小行星从小行星带进入地球交叉轨道和阻碍大多数彗星到达太阳系内部的方式，影响地球表面状况。第一个影响使地球成为一个危险的居住地，而第二个影响往往使地球更安全。因此，假如木星没有达到现在的大小，地球上的生物进化可能是另一个完全不同的过程。

另一个对地球后来的进化有着深远影响的天体事件即月球的形成。月球引力既可引起海洋潮汐，也可以引起气候变化。它通过平衡地球的倾斜度而对气候产生影响。地球的倾斜度引起了季节从中纬度到高纬度的正常进程。过去300万年来，地球倾斜度发生的轻微变动影响了冰期-间冰期的循环。计算机模型研究显示，如果没有月球，地球倾斜度将会变化更大，偶尔可以达到8.5°。这会导致地球气候发生严重混乱，因为地球表面的季节性循环将会极大。

4.大气和海洋是怎样产生的？何时产生的？在原始大气中存在哪些气体？

小行星不断引发地球表面发生爆炸，释放大量水和其他挥发性化合物，直接进入大气，这种现象称为碰撞放气过程。碰撞释放的能量，加上碰撞释放气体的温室效应，很可能使地球表面处于炙热状态，以致所有水分都以水蒸气的形式存在。另一种情况下，碰撞可能引发地球上海洋多次周期性地凝结、再蒸发。

任何一种情况下，都使行星在自身形成的同时，就开始形成大气和海洋。

氮气、CO2,CH4，CO

5.生命可能起源于何种类型的环境？

20世纪20年代，俄罗斯科学家Alexander Oparin和英国科学家J.B.S.Haldane第一次分别独立地提出了生命起源的现代科学理论，被称为Oparin-Haldane假说。这一假说认为，生命的产生由具有强还原性原始大气（含氢气体，如甲烷和氨）中的化学反应开始,并在早期海洋中完成。这一假说得到了后来的实验验证。

6.在进化中，为什么RNA被认为出现于DNA之前？

大多数生物学家相信，蛋白质不在生命最早的结构组分中。在一定程度上讲，生命可能仅依赖于RNA或一些更简单的RNA变体。

Cech和Altman发现了一类特别的RNA分子，这类RNA分子能够自身分裂（被分割）成更小的碎片。这种可能性意味着理论上RNA分子可以自我复制，而无需任何其他分子的帮助。基于DNA的生物体却做不到这点。DNA分子的复制需要在由蛋白质构成的复杂酶的帮助下才能完成。

7.生命进化树是怎样构建的？

核糖体是细胞的一部分，是制造蛋白质的地方。所有生物都含有核糖体和核糖RNA，这使分子在做比对时常有用。因此，将核糖RNA排序就提供了一种可更深入地追溯进化史的方法。因为PCR作用于DNA，而不是RNA，因此实际上，这是将为核糖RNA编码的DNA分子的部分进行排序的过程。但本质上是比较RNA排序。比较各种生物核糖RNA排序的结果，可以用来绘制一棵树，即生命进化树。首次绘制树的是伊利诺伊大学的Carl Woese和他的研究生George Fox。该树显示，生物可分为三大类，或领域：细胞域、古菌域和真核生物域。

8.当代生物分为哪三个域？

首次绘制树的是伊利诺伊大学的Carl Woese和他的研究生George Fox。该树显示，生物可分为三大类，或领域：细胞域、古菌域和真核生物域。

9.为什么靠近生命树基部的生物都是超喜温的？给出两个可能的原因。

1)生命起源于像大洋中脊热液喷出孔那样的热环境

2)由于DNA中的鸟嘌呤-胞嘧啶（G-C）键在高温下比腺嘌呤-胸腺嘧啶（A-T）键稍微

稳定的一种表现。所以超喜温生物钟的DNA已进化成富含G-C键，因此这些生物往

往俊基在一起，表面上看起来是“古老的”。