地球是我們稱(chēng)之為“家園”的地方，但地球有許多未解之謎令我們困惑：地球是如何從一片塵埃云中誕生的，地球是如何孕育出豐富多樣的生命的，地球深處的地心正在發(fā)生著什么……科學(xué)家從多角度出發(fā)，探討和揭示美麗而神秘的地球混沌初開(kāi)時(shí)的奧秘。
1 地球?yàn)楹螕碛性S多適宜生命生存的有利條件?
縱觀(guān)太陽(yáng)系，八大行星似乎來(lái)自宇宙中的不同角落，其實(shí)它們都是從45億年前圍繞太陽(yáng)的一團(tuán)氣體塵埃云中誕生的。巨大的引力將氣體塵埃云聚攏在一起，氣體塵埃云塵粒在互相碰撞彼此粘附的過(guò)程中形成更大的團(tuán)塊，產(chǎn)生更大的引力場(chǎng)，團(tuán)塊不斷碰撞合并，最后形成了我們今天所知道的太陽(yáng)系八大行星。
可是，在太陽(yáng)系八大行星中，為什么只有地球成為獨(dú)一無(wú)二適合生命存在的星球呢?我們知道，地球離太陽(yáng)的距離正好能給地球提供適合生命生存的光和熱，但只有這一點(diǎn)是不夠的，如果沒(méi)有碳、氫、氮、氧、磷和硫等化學(xué)元素的獨(dú)特“配方”，沒(méi)有地球表面的液態(tài)水，我們所了解的地球生命形式是無(wú)法形成的。從化學(xué)的角度看，地球顯然比其他幾大行星更適合生命的誕生和生存。那么，為什么地球會(huì)擁有這些得天獨(dú)厚的條件呢?
現(xiàn)在我們已無(wú)法探知太陽(yáng)系誕生時(shí)的詳情。地球上的巖石經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的擠壓、融熔和風(fēng)化等作用，早已失去了當(dāng)時(shí)形成過(guò)程的任何線(xiàn)索。太陽(yáng)系的其他行星與地球在同一時(shí)期形成，但它們遙不可及，而且也基本上沒(méi)有經(jīng)歷如地球這樣的巨變。隕石或許是我們了解它們的最好希望，但要研究隕石，我們只能等待天降隕石。
還有一個(gè)問(wèn)題：地球是如何獲得生命之源的水的?地球在形成之初與太陽(yáng)的距離很近，氣體中的水分大多都被蒸發(fā)了，即使有部分水保存了下來(lái)，也在形成月亮的巨大碰撞中蒸發(fā)殆盡。關(guān)于地球之水的最流行的解釋是，水是以后來(lái)到地球上的。在40億年前的被稱(chēng)為“后期大規(guī)模碰撞”時(shí)期里，星際物質(zhì)大撞擊中含有冰態(tài)物質(zhì)的彗星給地球帶來(lái)了大量的水。不過(guò)，迄至今日還沒(méi)有強(qiáng)有力的證據(jù)來(lái)證明這一點(diǎn)。
顯然，我們需要用新的眼光去探索行星形成之謎。歐洲宇航局的“赫歇爾”太空望遠(yuǎn)鏡的鏡面是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的一倍半大，利用其紅外探測(cè)器可探測(cè)到太空深處的塵埃云，也許人類(lèi)有機(jī)會(huì)前所未有地看到像地球這樣幸運(yùn)的新的行星誕生的過(guò)程。
2 在地球的“黑暗時(shí)代”究竟發(fā)生了什么?
科學(xué)家相信大約45.3億年前是地球最古老巖石的形成時(shí)期，他們稱(chēng)之為“冥古代”，即地質(zhì)學(xué)上的“黑暗時(shí)代”。剛誕生不久的地球開(kāi)始沿著固定的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。之后，一場(chǎng)大災(zāi)難發(fā)生了。一塊如火星般大的天體撞擊了地球，被撞飛的那部分“碎片”形成了月亮，撞擊的巨大能量產(chǎn)生的高溫足以熔化地球表面的一切，抹去了地球形成之初的地質(zhì)而貌，也因此造成了我們對(duì)地球形成之初5億年問(wèn)這段歷史認(rèn)識(shí)的一段空白。
普遍認(rèn)同的觀(guān)點(diǎn)是，太陽(yáng)系的“時(shí)間零點(diǎn)”開(kāi)始于45.67億年前，到大約45.5億年前，65％的地球物質(zhì)已經(jīng)形成并聚攏在一起。又過(guò)了大約2000萬(wàn)年，橫沖直撞的天體物質(zhì)令汽化硅進(jìn)入大氣層，冷凝后的熔巖雨降落地面，以每天大約1米的速度堆積成熔巖之海，地球的中心呈融熔狀態(tài)，表面漸漸變成堅(jiān)固的巖石。
然而，今天地球地殼的巖石幾乎完全由不超過(guò)36億年的年輕巖石構(gòu)成。地球形成之初的蹤跡幾乎已經(jīng)無(wú)跡可尋，遺留下來(lái)的大約只占地殼巖石1％的古老巖石也因高溫高壓作用而不復(fù)其原始模樣，所幸，有一種叫做“鋯石”的殘留下來(lái)的微小結(jié)晶物質(zhì)為我們留下了些許線(xiàn)索。
在澳大利亞西部杰克山發(fā)現(xiàn)的鋯石是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的地殼碎片，由極耐侵蝕的硅酸鋯結(jié)晶構(gòu)成，并含有高濃度的鈾，因此可用放射性年代測(cè)定法確定其年齡。雖然人們是在非常年輕的巖石中發(fā)現(xiàn)它們的，但它們的年代卻可追溯到40億年之前。
鋯石也無(wú)法準(zhǔn)確告訴我們?nèi)谌蹱顟B(tài)的地球在冷卻時(shí)的情形，但其中的含氧成分卻表明它們是在水中形成的，這說(shuō)明地球上的海洋在40億年前就已經(jīng)形成了。這引起了另一個(gè)問(wèn)題：海洋的形成需要有堅(jiān)實(shí)的海床，這部分地殼是什么樣的呢?至今沒(méi)有明確的答案，也許關(guān)于地球冥古代的一切都不復(fù)存在。這讓我們略感失望，但這本身也許是一條線(xiàn)索：地球的板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在那時(shí)也許非常激烈。
還有兩種方式可以讓我們對(duì)地球冥古代有更多的了解：對(duì)古老巖石和礦物的研究，以及日益改善的微量分析法。
在月亮和火星上發(fā)現(xiàn)的礦物也有可能揭示地球?yàn)?zāi)難性大撞擊之前的狀態(tài)，因?yàn)樵铝琳悄谴未笈鲎驳漠a(chǎn)物。與地球不同的是，月亮和火星都沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)融熔過(guò)程，所以在月亮或火星表面找到真正古老巖石的希望還是很大的，我們甚至還有可能在那上面找到因小行星襲擊而撞飛到火星或月亮上的地球冥古代時(shí)期的小塊碎片。
3 地球早期的生命來(lái)自哪里?
早期地球的線(xiàn)索已經(jīng)難覓蹤跡，這個(gè)問(wèn)題似乎很難找到確定的答案。
迄自今日，關(guān)于生命起源的最早線(xiàn)索來(lái)自38億年前的沉積巖，這些巖石是在上世紀(jì)90年代在格陵蘭西部被發(fā)現(xiàn)的，巖石中碳的重同位素比例特別低，這可能是有微生物活動(dòng)存在的征兆，因?yàn)檩^輕的同位素更容易穿過(guò)細(xì)胞壁，聚集在微生物活躍之處。
這些巖石是在地球經(jīng)歷月球形成那次天外小行星大撞擊之后形成的。那時(shí)原始的海洋和大陸正在形成，但這一過(guò)程經(jīng)常被較大的小行星撞擊地球令海洋沸騰而打斷。達(dá)爾文曾如此設(shè)想，生命是在一個(gè)“溫暖的小池塘”中誕生的。事實(shí)上，那兒乎是一個(gè)熱氣騰騰的“鹽水大汽鍋”，是一個(gè)與我們?nèi)缃袼娴牡厍蛲耆煌沫h(huán)境。
地球生命起源之初的地球環(huán)境如今已不復(fù)存在，不過(guò)在今天的海底熱液噴口周?chē)?，擁有一個(gè)與早期地球環(huán)境類(lèi)似的熱泉生態(tài)環(huán)境。在那里，地質(zhì)活動(dòng)十分活躍，滾燙的海底間歇泉水源源不斷地從海底涌出，注入海洋。在這樣的生態(tài)環(huán)境中孕育了大量的微生物。令人吃驚的是，許多微生物仍然呈現(xiàn)非常原始的新陳代謝方式，它們都不依靠陽(yáng)光獲取能量。那么這些海底熱液噴口是否就是地球生命的發(fā)源地，或是早期地球生命的“天堂”呢?目前仍然是一個(gè)未解之謎。
地球生命起源的另一個(gè)未解之謎是：究竟是什么促使無(wú)生命的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合在一起形成了有生命的有機(jī)體?這個(gè)問(wèn)題讓我們陷入了一個(gè)“先有雞還是先有蛋”的困境：DNA需要蛋白質(zhì)才能正常工作，然而蛋白質(zhì)的基因藍(lán)圖卻是由DNA決定的。誰(shuí)能解開(kāi)這個(gè)孰先孰后之謎?目前最可信的答案是，兩者是通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)同時(shí)獲得進(jìn)化的。但如果真是這樣，要探索早期微生物如何跨過(guò)從化學(xué)物質(zhì)到有機(jī)生命這道坎的奧秘將更為困難。
地質(zhì)學(xué)家將眼光轉(zhuǎn)向火星以尋求答案?；鹦巧蠜](méi)有板塊構(gòu)造活動(dòng)，不會(huì)對(duì)行星早期歷史留下的證據(jù)造成破壞，在火星的沉積巖上記載的歷史可一直追溯到地球生命起源之時(shí)?？茖W(xué)家希望，與地球不同的是，火星上的巖石能夠保存生命出現(xiàn)之前化學(xué)現(xiàn)象的一些記錄。他們甚至還希望，在火星上有可能留有生命起源重大事件的
遺跡，而當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的生命形式可能還隱藏在這顆紅色行星的某個(gè)地方。
4 地球?yàn)楹未嬖诎鍓K構(gòu)造活動(dòng)?
如果沒(méi)有地球的板塊構(gòu)造活動(dòng)，我們的地球?qū)⑴c現(xiàn)在完全不同。地球地殼持續(xù)不斷周而復(fù)始的循環(huán)活動(dòng)給我們提供了穩(wěn)定的氣候條件、豐富的礦產(chǎn)資源和石油儲(chǔ)藏，并使海洋擁有了能維持生命的化學(xué)物質(zhì)的平衡。每隔幾億年，地球板塊構(gòu)造活動(dòng)甚至還對(duì)生命進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)生某種推動(dòng)和促進(jìn)的力量。
地球是目前我們所知擁有板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的唯一行星?？茖W(xué)家的模型實(shí)驗(yàn)表明，大小適中的行星才能擁有板塊構(gòu)造活動(dòng)，太小則其巖石圈(地殼和上層地幔的固體部分)會(huì)過(guò)于厚重，太大則其強(qiáng)大的引力場(chǎng)會(huì)將所有的板塊擠壓在一起，無(wú)法動(dòng)彈。還有其他一些條件也必須適中，比如構(gòu)成行星的巖石不能太冷也不能太熱，不能太湖也不能太干。
即使這些條件都具備，還有一個(gè)不可缺少的關(guān)鍵因素，那就是各板塊的碰撞應(yīng)該呈現(xiàn)這樣一種模式，即一個(gè)板塊在碰撞中被擠到另一個(gè)板塊之下，這一過(guò)程被稱(chēng)為“俯沖”，在許多海洋盆地的邊緣，海底板塊沖入浮力更大的大陸地殼之下，沉入地幔之中。
早期地球比現(xiàn)在要溫暖得多，它的外層不是脆弱的地殼，而是覆蓋著一層黏稠的物質(zhì)，最早的一些裂縫可能就是在那時(shí)出現(xiàn)的，但計(jì)算機(jī)模擬地殼裂縫自行出現(xiàn)均未獲成功。一種可能的解釋是：第一個(gè)熾熱的地幔熱柱從地下往上打開(kāi)了地殼的第一個(gè)缺口，也許是一顆小行星或彗星撞擊成為觸發(fā)因素，形成了一連串的連鎖反應(yīng)，建立起了地球板塊構(gòu)造的第一次活動(dòng)。
另一個(gè)未解之謎是：最早的板塊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生于何時(shí)?由于海底俯沖帶的板塊構(gòu)造活動(dòng)，大洋中脊產(chǎn)生后的2億年以來(lái)，海底俯沖帶的地殼屢遭破壞，幾乎沒(méi)有留下當(dāng)初的任何痕跡。不過(guò)，在海洋地殼未遭俯沖運(yùn)動(dòng)破壞的地方卻可以提供一些線(xiàn)索。遠(yuǎn)古海洋地殼留下來(lái)的蛇綠巖碎片可窺部分端倪，它在俯沖帶被推到大陸地殼之上而不是之下的地幔中。最近科學(xué)家對(duì)來(lái)自格陵蘭的一塊有著38億年歷史的蛇綠巖樣本進(jìn)行了研究，它是最早的地質(zhì)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)留下來(lái)的遺跡。
無(wú)論板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)始于何時(shí)，從那以后它就不斷地重塑地球表面地形地貌，這一過(guò)程使水、碳和氮得到循環(huán)，創(chuàng)造了適合生命生存的理想環(huán)境。這一過(guò)程還在地球上生成了豐富的石油、天然氣和其他各種礦產(chǎn)資源?；鹕交顒?dòng)將二氧化碳噴入大氣層，板塊之間的互相碰撞碾磨維持著適宜生命生存的氣候條件。
板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)讓大海變桑田，桑田變大海；讓大地隆起變成山脈，讓大地陷落成為深谷；讓世界各大陸分分合合——每隔5億年至7億年，地質(zhì)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)就將世界各大陸合在一起形成一個(gè)超級(jí)大陸，距離現(xiàn)在最近的一次超級(jí)大陸在地質(zhì)學(xué)上被稱(chēng)為“泛古陸”，存在于2.5億年之前。按此推算，大約再過(guò)2.5億年，板塊的沖撞運(yùn)動(dòng)又會(huì)將如今的世界各大陸重新合而為一。當(dāng)超級(jí)大陸漸漸分崩離析之時(shí)，大陸被分開(kāi)的地方形成淺海，進(jìn)化獲得了超速的推動(dòng)力量，許多新物種開(kāi)始出現(xiàn)并占領(lǐng)新的棲息地。
終有一天，地球巖石圈的運(yùn)行機(jī)制會(huì)失靈，地球?qū)u漸冷卻下來(lái)，地幔內(nèi)熾熱熔巖的對(duì)流運(yùn)動(dòng)將越來(lái)越弱，直至再無(wú)力推動(dòng)地球板塊。沒(méi)有人能確切知道地球板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還會(huì)持續(xù)多久?；蛘哒f(shuō)，沒(méi)有人能確切知道地球板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是否會(huì)在地球被太陽(yáng)吞沒(méi)之前就停下來(lái)。
對(duì)于這一點(diǎn)，我們不必過(guò)于擔(dān)心，因?yàn)楫?dāng)這些事情發(fā)生之時(shí)，人類(lèi)很可能已經(jīng)成為地球歷史的遙遠(yuǎn)記憶了。
5 地球的中心是什么?
一個(gè)字：鐵。當(dāng)然，事情并非如此簡(jiǎn)單。地球中心是什么樣?又是如何形成的?還有很多未解之謎。
迄今所知的是，地球的核心從地底下2890千米處開(kāi)始，地核直徑為6800千米，由內(nèi)外兩層構(gòu)成，外層是熔融態(tài)的鐵，內(nèi)層為固態(tài)的鐵。地核的大小和月球差不多，其組成部分為鎳和鐵。地球并非從一開(kāi)始就這樣，在形成之初，它只是無(wú)明顯層次結(jié)構(gòu)的一大團(tuán)混沌，漸漸地，一些較重的物質(zhì)，主要是鐵，還有一小部分是鎳，沉到了地球中心形成了地核。
地核何時(shí)形成?如何形成?至今仍然眾說(shuō)紛紜，沒(méi)有確切的定論。一種意見(jiàn)認(rèn)為地核是在一次向中心崩塌的過(guò)程中驟然形成的，還有一些意見(jiàn)認(rèn)為鐵是逐漸向地心方向滲透下去的。
對(duì)來(lái)自地球深處的火山熔巖進(jìn)行的同位素年代測(cè)定表明，地核形成于地球年齡3000萬(wàn)年至1億年之間。35億年前，地心中液態(tài)鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)建立起了巨大的地球磁場(chǎng)。之后，在大約15億年前，地核中心冷卻形成固體的地心內(nèi)核。
地核的一個(gè)謎團(tuán)已在最近被揭開(kāi)。雖然人們?cè)缫阎赖卣鸩ù┰降厍驏|側(cè)地核的速度快于西側(cè)，但卻不知其所以然?，F(xiàn)如今科學(xué)家通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)得知，這很有可能是由于液態(tài)鐵在地核核心外層產(chǎn)生的旋渦流造成的，旋渦流將與地幔接壤的邊界處的冷態(tài)物質(zhì)往下拉扯，粘附到固態(tài)的地核內(nèi)層。在過(guò)去3億年里，大部分鐵渦流部位于亞洲地底下，從而造成地核內(nèi)層?xùn)|側(cè)比西側(cè)膨大100千米。
這有可能會(huì)對(duì)由地核外層的對(duì)流所形成的地球磁場(chǎng)產(chǎn)生影響。一些研究人員認(rèn)為，地核內(nèi)層膨大引起的紊流擾動(dòng)，會(huì)使磁場(chǎng)產(chǎn)生不穩(wěn)定，并有可能引起地球南北磁極互換位置。如果發(fā)生這種情況(這種情況在過(guò)去曾發(fā)生過(guò))，地球會(huì)暫時(shí)失去磁場(chǎng)保護(hù)，受到太陽(yáng)粒子流即太陽(yáng)風(fēng)的影響。太陽(yáng)風(fēng)會(huì)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)陷于癱瘓，地球生命受到傷害。那么，下一次南北磁極易位將會(huì)在何時(shí)發(fā)生?沒(méi)有人能夠預(yù)測(cè)。
6 地球氣候?yàn)楹稳绱朔€(wěn)定?
地球并非太陽(yáng)系唯一有水的行星，水星和金星在初始階段似乎也有過(guò)水，但隨著其他環(huán)境條件的變化，這兩個(gè)星球都失去了曾經(jīng)有過(guò)的海洋。那么，地球是如何避免類(lèi)似厄運(yùn)的呢?
地球的氣候條件可以說(shuō)是出奇的穩(wěn)定，在40億年的時(shí)間里，始終保持在一個(gè)可容生命生存的狹窄變化范圍內(nèi)。地球氣候如此穩(wěn)定的關(guān)鍵可能在于板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、二氧化碳和海洋之間的相互作用。
這種相互作用的循環(huán)過(guò)程是這樣進(jìn)行的：火山爆發(fā)向大氣層噴發(fā)大量二氧化碳，使地球保持溫暖；溫室效應(yīng)令海水蒸發(fā)，形成云和雨，雨水中含有溶解的二氧化碳；呈微酸性的雨水與地面巖石發(fā)生作用，使含碳的礦物質(zhì)溶解到水中；水流人海洋。礦物質(zhì)在海底沉積起來(lái)，最終在海床上形成新的含碳巖石；由于板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這些巖石或遲或早都會(huì)進(jìn)入俯沖帶；地?zé)崾苟趸紡膸r石中逸出，并通過(guò)火山活動(dòng)重新返回大氣層。這一循環(huán)過(guò)程起到了極其有效的“恒溫器”作用。當(dāng)?shù)厍蜃兣瘯r(shí)，降雨增多，加快了二氧化碳減少和全球溫度下降的速度；當(dāng)?shù)厍蜃兝鋾r(shí)，降雨減少，火山氣體在大氣層中積聚起來(lái)，地球就變得溫暖起來(lái)。
金星和火星在早期可能也曾有過(guò)與地球相似的“恒溫器”。但是，金星離太陽(yáng)太近，極度的高熱使得它的“恒溫器”不堪重負(fù)。在雨水降落到地面之前，溫度較高的大氣層比溫度較低的大氣層能夠容納更多的水，水蒸氣起著溫室氣體的作用，使星球變得更熱。如此循環(huán)往復(fù)，溫度越來(lái)越高，直至最后，金星上的海水被蒸發(fā)殆盡。與此同時(shí)，金星大氣層高處的太陽(yáng)輻射將水分解為氫和氧，較輕的氫原子逃逸到太空中，金星就這樣永遠(yuǎn)失去了水，失去了控制金星氣候溫度的“恒溫器”。
火星則因體積太小而無(wú)法維持其“恒溫器”。由于體積太小，火星相對(duì)較弱的地心引力很難留住大氣層中含有熱量的氣體。而火星的表面積與體積之比大于地球，其核心迅速冷卻，遏制了地質(zhì)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，從而阻斷了令火星保持溫暖的二氧化碳的來(lái)源。
除此之外，月亮對(duì)地球保持適宜的居住環(huán)境也起到了某種附加作用，并有助于抑制地軸大幅度傾斜引起的顫動(dòng)，因?yàn)榧词故欠群苄〉念潉?dòng)，也足以引發(fā)地球冰河期。
地球生命對(duì)地球氣候也起到了一定的作用。許多海洋有機(jī)生命利用海洋中溶解的二氧化碳來(lái)構(gòu)筑它們的外骨骼和碳酸鈣外殼。這些有機(jī)生物死后沉到海底，經(jīng)歷無(wú)數(shù)年代形成新的富含碳的巖石。如果大氣中二氧化碳升高，這一過(guò)程就會(huì)加速，更多的二氧化碳被吸納到海洋里，使得大氣中二氧化碳越來(lái)越少，溫度下降。
當(dāng)然，今天人類(lèi)的活動(dòng)也介入了這一過(guò)程。因人類(lèi)燃燒化石燃料而引起的氣候變化可以延續(xù)數(shù)百萬(wàn)年之久。當(dāng)人類(lèi)消失之后，地球固有的天然“恒溫器”想必會(huì)重新恢復(fù)正常(不過(guò)，這一點(diǎn)還無(wú)法得到確認(rèn))。金星和火星也曾經(jīng)有過(guò)適宜居住的環(huán)境，也許我們應(yīng)該以金星和火星的歷史引以為戒，小心呵護(hù)大自然慷慨賦予我們美麗星球的“恒溫器”。
7 我們能預(yù)測(cè)地震和火山爆發(fā)嗎?
我們生活在一個(gè)經(jīng)常蠢動(dòng)不安的由構(gòu)造板塊構(gòu)成的星球上，火山爆發(fā)和地震活動(dòng)就是看得見(jiàn)的證據(jù)。由于大多數(shù)斷層和火山都分布在板塊邊界處，預(yù)測(cè)世界上哪些地方是火山爆發(fā)和地震活動(dòng)多發(fā)地區(qū)，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較容易的。遺憾的是，對(duì)于居住在這些地區(qū)的人們來(lái)說(shuō)，要預(yù)測(cè)它們何時(shí)發(fā)生卻要復(fù)雜得多。
長(zhǎng)期地震預(yù)報(bào)是建立在對(duì)以往地震史研究的基礎(chǔ)上的，所以問(wèn)題不是很大。比如，生活在舊金山海灣地區(qū)的人，在未來(lái)30年里再經(jīng)歷一次大地震的可能性為62％。在地震前幾秒鐘發(fā)出地震警報(bào)，目前已成為可能。日本最近就啟用了這樣的地震預(yù)警系統(tǒng)，它的意義在于能夠給予人們足夠的時(shí)間跑出建筑物，或者找到藏身處，或者就地躲在桌子底下得到保護(hù)。
這類(lèi)措施無(wú)疑起到了保護(hù)生命拯救生命的重要作用，但如果能夠提前幾周或幾天發(fā)出地震預(yù)報(bào)，將最具風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的人員及時(shí)疏散，其意義將更為重大，只是目前還很難做到這一點(diǎn)。
用來(lái)預(yù)測(cè)地震的主流方法，是通過(guò)模型來(lái)測(cè)算某個(gè)斷層的應(yīng)力應(yīng)變，這種估算建立在上一次斷層活動(dòng)以及衛(wèi)星對(duì)地面移動(dòng)情況測(cè)量的基礎(chǔ)上。一些研究人員認(rèn)為，在一些大地震發(fā)生之前，地球大氣層邊緣會(huì)出現(xiàn)電子干擾，他們認(rèn)為這可以作為地震的一種先兆。該理論認(rèn)為，導(dǎo)致一場(chǎng)地震的應(yīng)力變化會(huì)加大對(duì)巖石的壓力，感生電流，誘發(fā)氡氣體的釋放，或使地表溫度產(chǎn)生變化，最終影響到地球的磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)變化是可通過(guò)衛(wèi)星檢測(cè)到的。地震之前在斷層上方出現(xiàn)的奇怪云層也被有些人看作是一種可能的地震預(yù)警信號(hào)。
精確預(yù)測(cè)地震還有很長(zhǎng)的一段路要走，但預(yù)測(cè)火山何時(shí)爆發(fā)卻正在成為可能。一些在火山爆發(fā)前成功撤離人員的例子要?dú)w功于近年來(lái)火山爆發(fā)預(yù)測(cè)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步。例如1991年6月菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)之前三個(gè)月，科學(xué)家就檢測(cè)到了火山爆發(fā)前的一些預(yù)兆。先是在火山側(cè)翼檢測(cè)到了震顫現(xiàn)象，沒(méi)過(guò)多久，火山開(kāi)始冒出蒸汽并噴吐云霧狀的火山灰。隨著火山前兆活動(dòng)的加劇，使政府果斷發(fā)出撤離人員的命令，6萬(wàn)人安全轉(zhuǎn)移，及時(shí)的預(yù)警挽救了成千上萬(wàn)人的生命。
并非所有的火山都有如此明確的預(yù)兆，但一些較細(xì)微的征兆也有可能被用于火山爆發(fā)預(yù)測(cè)。2006年7月和2007年4月，科學(xué)家利用海洋聲波的微妙變化成功預(yù)測(cè)了印度洋留尼汪島上富爾奈斯火山的爆發(fā)?？茖W(xué)家在監(jiān)測(cè)海底低頻地震波時(shí)注意到，當(dāng)火山即將爆發(fā)前，聲波穿越巖漿房的速度明顯慢了下來(lái)。當(dāng)?shù)厝嗽诨鹕奖l(fā)前幾天得到了警報(bào)，得以及時(shí)安全撤離。
密切注意觀(guān)察天氣變化也有助于預(yù)測(cè)火山爆發(fā)。阿拉斯加半島上的巴甫洛夫火山在秋冬兩季更顯活躍。一種解釋是，這段時(shí)期的暴雨暴雪導(dǎo)致火山周?chē)乃簧仙?，像擠牙膏一樣將巖漿往上擠出來(lái)。氣候變化也可能會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似的影響：融化的冰塊和上升的海平面改變地震斷層處和沿?；鹕絺?cè)翼的負(fù)荷，更容易引發(fā)地震和火山爆發(fā)。
科學(xué)家預(yù)測(cè)，下一次超級(jí)火山大爆發(fā)將會(huì)是災(zāi)難性的，發(fā)生在大約75000年前的最近一次火山大爆發(fā)使整個(gè)地球陷入了長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)的“火山冬天”，使當(dāng)時(shí)的地球人口減少了60％。
火山大爆發(fā)每隔幾十萬(wàn)年發(fā)生一次，所以我們知道下一次火山大爆發(fā)可能為期不遠(yuǎn)。美國(guó)黃石公園的“超級(jí)火山”可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)爆發(fā)，目前處于休眠狀態(tài)的意大利維蘇威火山也可能隨時(shí)再次張開(kāi)它的“大口”。這兩座火山目前都處于科學(xué)家的嚴(yán)密監(jiān)測(cè)之下，但沒(méi)有人能確切知道它們究竟在何時(shí)爆發(fā)，也許這并不是什么壞事，因?yàn)榧词刮覀冎溃覀円矡o(wú)法阻止。
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