国家科技部原部长,第十一届全国政协常委、教科文卫体委员会主任;中国科学院院士,第三世界科学院院士,瑞典皇家工程科学院外籍院士,国际宇航科学院院士,欧亚科学院院士。2010年任国家重大科学研究计划——全球变化研究专家组组长;2011年任国家重大基础研究发展计划(973计划)专家顾问组组长。
《地球信息科学学报》主编。
引用格式:
徐冠华.在历史的天空看地球——《地球信息科学学报》2025年首刊[J].地球信息科学学报,2025,27(1):i-iii.[Xu G H.Looking at the earth in the historical sky:Journal of Geo-Information Science, First Issue 2025[J]. Journal of Geo-information Science, 2025, 27(1):i-iii.]
DOI
:10.12082/dqxxkx.2025.250001;
CSTR
: 32074.14.dqxxkx.2025.250001
地球,作为迄今人类赖以生存的蓝色星球,她的历史是一部跨越46亿年的宏伟史诗。从炽热的太阳星云开始诞生,一直到成就今天五彩斑斓、物种繁多的世界,地球的时间线见证了自然的伟力和生命的顽强。
地球表面超过70%是海洋,陆地占比不到30%;内部分为地核、地幔和地壳(地幔顶部与地壳组成岩石圈);外部由水圈、生物圈、大气圈、岩土圈等多个圈层构成……这些在当代人看来都是常识的知识,却是科学革命之后人类才逐渐掌握的认知。1957年10月4日,在国际地球观测年之际,人类第一颗人造地球卫星发射升空,成为划时代事件震撼全世界。这是人类历史的一次重大转变,不仅从此宣告航天时代的到来,也翻开了人类观察、观测、认知地球家园的新篇章。
试想一下,陆地的沉浮、气候的变幻、生物的兴衰以及当前热议的生命起源……这些都是多么奇妙的安排。
近期,科学家通过研究现存生物体的基因组,确定42亿年前地球就出现生命。
科学
家们认为,从43亿年前开始,地球上的环境可能已经足以支持生命的存在。
与此同时,中国科学家又揭示出地球早期生命演化奥秘,首次绘制了地球从20亿年前就开始,间隔约15亿年的高精度生物多样性演化历程,勾画出复杂生命的起源、辐射、灭绝、复苏,并周而复始至现代生态系统形成的早期历史演变。
这又不得不让我们感叹,这又是地球一段多么惊险的历程。
据估算,陆地上还有将近一半的地区没有被人类真正涉足过,人类对海洋只了解约5%;
最深钻井世界纪录为12 262米,但和地球平均半径6 371千米相比依然相差甚远。
毫不夸张地说,我们对这颗星球的认知还太少太少,在地球科学领域的深海、深空、深地等各个方向还有太多奥秘需要去探索和探知。
在地球家园面前,人类还只是芸芸众生中的后来者,时刻保持谦卑和敬畏之心应是人类最基本的态度。
有科学家预测,10亿年后,地球会因为温度太高而无法适合任何生物生存;而如果温度持续升高,5亿年后的地球温度就会让植物无法生存,以植物为基础的食物链就会崩溃,人类也难以幸免。科学家推测1亿年后银河系会和人马座矮椭球星系合并,这对人类而言会不会是一场灭顶之灾?令人忧虑的是,在这1亿年里人类或许还要经历一系列艰险,核战争、生化危机、剧烈气候变化以及小行星撞击等不确定性事件都随时可能给人类带来难以估量的灾难。
在过去的5.4亿年,地球已经历由地质或天文事件导致的五次大灭绝。在当前的地球上,全球变暖、资源耗尽、环境恶化、灾害频发等正在上演。有科学家研究,地球每年有0.01%到0.70%的物种在灭绝,有数以千计的物种在消失,按这个速度估算,地球可能正在发生第六次物种大灭绝。这又是多么让人痛心的事实。
与地球46亿年的历史相比,人类文明只有短短的5 000多年。人类是否有能力让文明再延续1亿年、5亿年甚至10亿年?人类该为子孙后代留下些什么?科学家又该做出怎样的贡献?这都是值得所有人思考的问题。
地球科学将整个地球作为背景,从地球的诞生到自然界的法则,逐步勾勒出地球在时间和空间维度上的演变轨迹。地球科学的研究历史可以追溯到远古时期,几乎贯穿整个人类文明。
特别是14—16世纪的文艺复兴运动之后,地球科学更是迎来了生机,一些主要学科如气象学、地质学等相继创立,大量伟大著作和发现陆续产生,如哥白尼的《天体运动》、德国阿格里柯拉的七部地质专著,哥伦布、麦哲伦相继环球航海成功等。
随着人类进入工业化时代,地理学、地质学、地球化学、地球物理和空间物理学,大气科学、海洋科学和环境科学等更是得到空前发展,推动了人类文明向前大步迈进。
到了20世纪末,随着地球科学综合和系统研究的深化,地球系统科学这一分支学科开始兴起并发展。
地球系统科学将地球视为一个由多个圈层组成的统一复合系统,强调采用系统论的方法,全面、整体地研究地球系统(包括各子系统)的历史、现状和未来。
在此其中,地球信息科学作为地球系统科学的二级学科,基于以人类智慧圈为研究对象,以人口-资源-环境为服务对象的特点,更是得到世界各国和学界的重点关注,发展迅猛。
今天,随着对地观测技术的进步,以及计算机、大数据、人工智能等学科的加入,对地球本体和演变的科学认知进入了新的阶段,计算机模拟、地球系统模式构建等使数字地球、实验地球等成为可能。地球科学正在进入一个建立新知识体系的重大转折时期,更多技术的融合,更庞大数据的汇聚,更多学科的交叉,对地球科学研究将带来质的飞跃。
尽管地球科学已经构建成一个相对成熟的学科体系,但仍有众多的理论问题尚待解答,如地球内部如何运行、什么时候用什么能源替代石油、生态系统对全球变暖的反应如何等,同时还在不断出现新的科学难题,如探索三维地球结构、地球气候系统和构造过程之间的动态相互作用、碳的捕获和储存等,努力探索并力争回答这些重大科学问题是地学工作者的使命。除此之外,推动减轻自然和人为灾害、合理利用自然资源、保护生态环境等重大事务,助力解决人类社会正面临的全球变化、人口、资源、灾害等方面的挑战,亦是义不容辞的责任。
地球科学是研究跨度“横跨几万里,上下亿万年”的科学体系,学科特点造就了地学工作者具备更加宽广的历史视野和更加博大的人类情怀。从这个层次上讲,
地学工作者有使命要为人类发展做出更大的贡献
。
大约10万—20万年前,智人开始走出非洲,后来逐渐到达各大洲,并分别发展了渔猎及农耕文明;300年前,人类通过科学革命,实现了工业文明。2014年,“旅行者一号”探测器冲出太阳系,成为人类走向宇宙的新起点。人类正身处从11 700年前新仙女木事件结束开始的地质时期“全新世”内,人类文明的一切兴衰、交替、起落都发生于此。面向未来,如何更好认知并适应全新世的特点,实现与地球的和谐共处,又将开启怎样新的文明形态,这需要全人类来共同回答。在宇宙的尺度上,哪里都是中心点,远方究竟有多远,我们不得而知,但我们希望全人类携手并进,为后世带来更加璀璨的未来。
感谢郭华东院士、赵国春院士、周忠和院士的宝贵修改意见;感谢梅永红同志、黄写勤同志在撰写中的协助。