土
我们的调查始于晴朗条件下对地球进行的观测，这一过程持续了四个月的时间。这些照片是由NASA的中分辨率成像光谱仪（MODIS）所拍摄的。这个地球看起来如此眼熟，人类几千年的历史舞台就是在这些大陆与海洋上展开的——而如今的陆地与海洋的形态只不过是漫长地质演化过程中的一瞬。它们只存在了不超过400万年的时间，还不足地球寿命的0.01%。
让我们把视角拉近一些，更多的往事会由此浮现。地球45.7亿年的漫长历史可以经由散布在地壳上的多种岩石纹理进行重构——在那些地方，层层叠叠的沉积层用自己的方式书写着地球的编年史。
地质学家试图通过分析岩石来破解地球历史的密码。然而几个世纪以来，他们的收获却寥寥无几。伴随着地质锤的叮当敲击，硬砂岩、辉长岩和片麻岩等岩石被成功地描述、分类，但是地质学却无法洞悉更多的奥秘：我们可以读到这部地球史
的全部内容，但却无法明白其中每个字的含义。
直到近的40年，我们才对这些扭曲的岩石有了更加深刻的认识。解读这部地球史的关键，正是被誉为地质界统一理论的板块构造学说。正如所有优秀的理论那样，板块构造学说可以完美且精妙地解读所有地质学现象的起源和信息——从高山的升起到深海的形成。这一理论的形成对于科学的革命性影响，不亚于哥白尼在那个年代提出日心说而对天文学造成的冲击。实际上，板块构造学说与日心说恰恰是我们从两个方面来认识地球演化的重要突破。
概括地说，板块构造学说提出：薄薄的地壳（或岩石圈）是漂浮在地幔上的，并且分裂为了15块碎片（即板块），每个板块都可以自由活动，并且有三种与相邻板块互动的模式：汇聚（两个板块共同挤压另一个板块）、背离（两个板块互相远离彼此）、转换（两个板块互相滑过）。这几种简单的模式引出了几乎所有的地质学关系：汇聚型板块堆起高山，引爆火山，并挖出深深的海沟；背离型板块创造大洋中脊，终，新的大洋得以形成；转换型板块则制造地震。学界认为，所有这些活动的能量来源都来自地核——一个居于地球核心位置、直径约为8km的铀质金属球。一连串核裂变反应喷发出的热量驱动着众多的地幔对流圈，它们舔舐着脆弱的岩石圈，并为板块移动提供动力。
一轮又一轮的构造为岩石圈带来了生气——所谓的岩石也不是一成不变的。在空间轨道上，我们拥有完美的欣赏视角：在硝烟弥漫的板块构造之战中，茫茫群山位于战斗的线；在反方向的海岸附近则矗立着大量走失已久的山丘，诉说着它们曾经作为盘古大陆或古冈瓦纳大陆的光荣历史。
作为历经10亿年的构造与侵蚀之战的老兵，前寒武纪花岗岩在大陆中间簇成一团；在战争中阵亡的火山火成岩化石覆盖在荒漠之上。这幅生机勃勃的地质画卷是地球上独有的风景，太阳系其他成员的构造系统早已停滞。
在利用板块构造获知行星过去的同时，我们还可以推断行星的未来：非洲将进一步逼近地中海，并将从加迪斯到卡拉奇一带的沉积岩中构造出一连串山峰；当南极洲一寸一寸地努力想要与澳洲复合的时候，澳洲大陆却即将投入东南亚的怀抱；在海床的诞生改变海洋之后，以及在它自己开始闭拢之前，为大西洋的继续膨胀买单的是太平洋的日益萎缩。距今2500万年前，板块构造的轮回把所有的大陆重新聚集在一起。这一过程和把盘古大陆分开所花费的时间一样长。但是构造的雕琢只是决定地球景观的一部分因素；为了讲清事情的来龙去脉，我们需要了解更多。
水
阿瑟·克拉克（《2001太空漫游》的作者，著名科幻小说家。——译者注）曾经感叹道：“我们将自己居住的行星命名为地球是多么不恰当，相反，我们应该称其为水球。”
地球的水圈是整个太阳系的奇迹。1.36亿立方千米的水重达百万兆吨，覆盖了地球70%以上的表面。不考虑地形的因素，将这些水均匀地覆盖在地球表面，平均水深将达到2500m。据我们目前所知，还未有任何星球的表面拥有如此巨量的液态水。即使有的行星表面下储藏着水，其储量也无法与地球相比。近的试验结果表明，在我们地球的地表之下，还储存着相当于地表水总量5到10倍的水。
水是如此的普遍，以至于我们常常会忽视它神奇的特性。首先，它是一种能够在自然界中以三种物态——固态、液态、气态——共存的物质。其次，固态水的密度要小于液态水，这与我们关于物态变化的基本常识相违背。正是由于具备了这些难以察觉却又非常重要的特征，水才能够在地球生物的起源、进化和生存各个方面扮演极为重要的角色。毫无疑问，没有水，我们的地球将不再适宜居住：海王星充满甲烷的天空或许也可以落下钻石雨，但是就生命而言，地球降水带来的H2O是更为宝贵的恩赐。
水是地球为古老的特征。38亿年以前，地球上就出现了水。但是对于水的来源，至今仍旧存在争论。传统观点认为，水只是由火山喷发出的蒸汽冷凝而成的。近更多的猜测则认为地球上的一部分水来自于冰冻的彗星碎块。水的脉络——江
河湖海——并非那么古老，它们伴随着板块构造而出现。然而，水确实是地球为古老的地质特征。位于澳大利亚中部的芬克河，以4亿年的年龄成为了世界上古老的河流。令人感到惊奇的是，河流这种看似短暂的存在——如同赫拉克利特（另一位希腊先哲）曾说过的“人无法两次踏进同一条河流”——其形成的时间却要早于大部分山脉。河流长寿的原因在于它一旦形成就不会受到板块活动的进一步干扰。河流可以侵蚀掉任何挡在路上的障碍物。科罗拉多河花了20亿年的时间，在1600m的岩石上侵蚀出河道；与此同时，雅鲁藏布江正在喜马拉雅山间穿凿。
相较之下，海洋则完全受到板块构造的支配。古老的海床，其年龄也只有2亿年——这是因为构成海床的岩石其实存在着一个固定的循环，岩石在大洋中脊生成的速率和岩石在海洋边缘的海沟处消失的速率恰巧相等（海底扩张学说）。一些更小的水体，例如内海和湖泊，不单对地震极其敏感，还很容易受气候变化的支配。受到这些因素的制约，它们的寿命往往极为短暂：这类水系中为古老的就是俄罗斯的贝加尔湖，它有2500万年的历史。
所以就让我们围绕地球的水圈进行一次环球旅行吧。我们并不需要去关注尼罗河的源头，或是尼日尔河流经的路线。因为两千年来，欧洲的地理学家已经做过太多的相关工作。如今我们从外层空间轨道向下望去，整条河流——经过高地奔流入大海——可以完整地铺展在我们眼前。我们可以追随着亚马孙河自安第斯山源头到大西洋河口的日夜奔流，并为它巨大的入海径流量——每秒钟18.4万立方米——而赞叹。这会一直持续，直到安第斯山崩塌为止。我们可以目击咸海的衰退：搁浅的船队就像一群死亡鱼类的骨骼，躺在距离曾经的海岸线60千米的地方。我们可以通过热辐射追踪温暖的洋流：从温暖的热带一路流向欧洲，将相当于数以百万计发电厂所产生的能量输送给欧洲北部海岸。
讨论水圈，我们就不能绕开地球上的一些山峰以及南北两极。在这里，我们将会遭遇到水为令人颤栗的状态——冰。在仅仅1.8万年前，地球表面三分之一的面积都还覆盖着冰。但是随着全球变暖，冰盖在融化，冰川则仿佛受到了惊吓的野兽，快速地向高山退隐。但是气温如此剧烈的波动只是地球近4000万年中为期4万年左右的常规周期。冰川活动周而复始，仿佛因果不爽。接下来，我们将在大气层继续我们的旅程。