前寒武纪-寒武纪界线附近的撞击假说及其对生物圈的影响(英文)

根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发。在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70-80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化。这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一。有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点：在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发。是什么引起了这样的快速演化事件？这对于生命的起源与演化将意味着什么？对＂寒武纪生命大爆发＂的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究。不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发。在前寒武纪-寒武纪界线附近究竟发生了什么？随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了。通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的。在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解。前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件。碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流。同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异。一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中（535 Ma）。另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化。并且这种变化是可以遗传的。然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压。现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因。5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似。形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前（23.3～22.88亿年）地质环境（沉积圈、生物圈、水圈、大气圈）发生了由地外因素引起的灾变。灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育。根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布（23-25亿年）以及月表陨石坑构造等表明：23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈。再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5-6亿年这一大周期。5-6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间：太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年。而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期。密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件。本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现。对澳大利亚的Acraman陨击坑和MAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件。最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化。模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟。数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar。撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层。这些含量的变化与地质上的记录一致。

地质灾难与螺旋势场间的关系——来自现代天文学和化石记录及地质调查的新证据(英文)

现代的银河系天文理论即密度波理论被应用以试图解释地质历史上的灾变与化石的纪录.太阳系穿越银河系中主旋臂的时间分别对应于K-T陨击事件,P-T陨击事件与前寒武-寒武纪交界事件.计算表明:旋臂的引力场将对地球与太阳系产生影响,在天文学角度看并不大但对于生物圈的影响已经足够达到所谓灾变.同时,来自化石记录和地质考察的证据对这一机理提供了有力的支持,当太阳系穿越英仙座旋臂和半人马座旋臂时发生的异常事件都得到了支持.为了解决地质运动造成地球地质记录不完整的问题,针对月球表面记录的研究工作也已经展开.

密度波理论揭示的地质灾变事件与银河系螺旋场之间的联系

许多似乎是无法解释的地质灾变事件对我们的地球和生物圈有着重大的影响.令人疑惑的是这些灾变事件往往同时发生.通过现代银河系天文学的计算,本文试图运用密度波理论来对此加以解释.通过对旋臂引力场内的能量转移计算,我们获知了撞击事件对于太阳,地球,月球的不同程度的影响.其中,我们发现引力撞击时地球能量存在净损失,并且地球与小星体发生撞击的概率会显著升高.巧合的是,每次太阳系绕过银河系旋臂都对应于一次撞击事件.由此,银河系对日地系统所产生的影响能为地质灾变事件提供可能的解释.

再看寒武纪碰撞性生命进化的机制

在深入研究寒武纪大爆发时期地球环境和生命过程后大胆提出假说:前寒武纪晚期,地球上尚无主大陆.5～6亿年前,某天体侧击在古赤道附近浅海,直接导致主大陆生长、起源.碰撞导致的裂隙与切向力造就了现代板块运动.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流,并启动基因调控机制、释放HSP90变异.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.

He-Ne气体激光器放电条件的研究

通过He-Ne气体激光器的制作过程,进一步了解了He-Ne激光器的工作原理和放电条件对激光输出功率的影响,并进一步熟悉真空的获得、测量和充气技术。

新型微波源的猜想

磁控管的实质是一个置于恒定磁场中的二极管,其内部物理过程十分复杂,在此试图通过几个基本原理提出新型微波源的设计方案。其中尤以利用天体磁场设计的微波源具有前景广、威力大的优点。

CVD人造金刚石晶体的异常五重对称现象及研究

在CVD法生成人造金刚石的实验中,我们观察到了金刚石样品的表面有很少的具有五次对称轴的结构出现,这在晶体学上是不允许的.为此,经过深入的研究与计算,我们认为,正二十面体晶粒可能是由孪晶造成的.五重旋转对称从正十二面体晶核引入的,然后20个表面就恰好可以由金刚石111面沿正十二面体晶核的20个顶点生长形成.正十二面体时的比表面积比正八面体小.因此从热力学观点看,当金刚石晶体呈正二十面体形状并且每个表面均为111时,可以最大限度地满足晶体生长的吉布斯条件.所以只要存在适当的正十二面体晶核,金刚石晶体就会长大成为正二十面体形状.