第一篇 起源 3
问题1：地球和其他行星是如何形成的？ 3
行星怎样在恒星周围形成？ 3
太阳系行星如何形成？ 6
陨石就地球的起源显示了些什么？ 8
地球的化学组成是什么？ 11
月球是经大撞击形成的吗？ 14
小结 16
问题2：地球“黑暗时期”（地球诞生后的最初5亿年）究竟发生了什么？ 17
地球向目前环境的转变如何发生？ 17
地球如何形成海洋和大气？ 19
地球金属核何时和如何形成？ 20
最早的地壳如何形成和由什么形成？ 22
小结 27
问题3：生命是如何起源的？ 29
自上而下与自下而上的方法 29
实验室线索 30
生命如何出现？ 31
生命何时出现？ 32
生命起源不止一次？ 33
什么是生命，而什么又不是生命？ 34
是否存在地外生命？ 35
小结 36
第二篇 内部地球 39
问题4：地球内部如何运动及其如何影响地表？ 39
对流和热流 39
地幔对流和地球热演化之间有何关系？ 41
关于地幔对流和热传递，地幔柱告诉了我们什么？ 43
地幔是整体对流还是分层流动？ 44
地球的内核何时形成？ 48
地球磁场随时间如何演化？ 49
地幔对流的化学结果是什么？ 51
小结 54
问题5：地球为何拥有板块构造和大陆？ 55
何为板块构造？ 55
为何存在板块构造？ 58
板块构造何时开始？ 59
什么造成了新板块边界的形成？ 59
大陆如何形成？ 60
下伏地幔如何影响大陆形成？ 61
大陆在漫长的历史中是如何演化的？ 62
气候、构造和剥蚀是如何造就地貌景观的？ 63
小结 65
问题6：物质特征如何控制地球演化过程？ 67
行星内部由什么矿物构成？ 67
固体地球内有多少水？ 72
矿物和流体如何反应？ 72
能够预测大范围、多尺度和极端缓慢的地质过程吗？ 75
小结 77
第三篇 宜居星球 81
问题7：什么原因引起气候变化，气候变化幅度能有多大？ 81
什么过程控制了气候变化？ 81
气候因何保持在宜人的范围之内？ 84
是什么造成了地质年代中异常温暖和异常寒冷时期？ 86
是什么触发了气候突变？ 90
可以确定地球过去的CO2历史吗？ 91
小结 94
问题8：生命如何改变地球，地球又如何塑造生命？ 96
生命是如何影响地质过程的？ 96
生命在这个可居住的地表环境寄养了多长时间？ 99
生物体如何影响大气和海洋中的充氧作用？ 99
生命和地球之间的其他互相作用 103
是什么造成生物大灭绝？ 104
什么主宰着生物多样性的历史？ 105
小结 106
第四篇 灾害与资源 109
问题9：能够预测地震、火山喷发及其后果吗？ 109
地震灾害 109
地震预测：何地、何时与多大？ 109
预测地震何地发生 110
预测地震何时发生？ 112
长期预测 112
短期预测可能吗？ 114
复杂性 115
地震前能够发出多少预警？ 116
强地面运动预测 116
慢地震的作用是什么？ 118
海啸 118
火山灾害 120
是什么控制了火山喷发的大小、频率和方式？ 121
火山喷发的哪些方面可以预测？ 124
小结 125
问题10：流体流动和搬运如何影响人类环境？ 127
流体在地质介质中如何流动？ 127
流体-岩石化学和生物学相互作用如何影响流体的流动？ 128
热反应和机械反应如何影响流体的流动？ 130
地下流体的行为可以预测吗？ 132
多时间和多长度尺度对流体-岩石体系的影响是什么？ 133
地球过程中水的作用可以预测吗？ 135
可以通过管理地形来维持人口和生态系统吗？ 136
小结 138
参考文献 140
附录A 委员会成员简介 156
附录B 缩写词和缩略语 159