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地球是如何形成的?早期地球經(jīng)歷了什么,才讓它成為生命的搖籃?

來(lái)源:hao123百家號(hào)     時(shí)間:2022-04-01 06:47:26

太陽(yáng)系有八大行星,它們就像八大音符一樣圍繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),而它們井然有序的樣子就像在彈奏一首美妙的交響樂(lè)。

不過(guò),當(dāng)我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)每顆行星時(shí),你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些行星一點(diǎn)也不美妙,至少對(duì)于生命而言,它們的環(huán)境是十分可怕的。

它們要么太熱,要么沒(méi)有大氣層,要么直接是龐大的氣態(tài)巨行星,只有地球——一顆藍(lán)色的太陽(yáng)系行星,它的一切都那么適中,最終孕育了生命。

然而,地球的環(huán)境并非一直都是如此的適中,它曾經(jīng)也非?!翱癖?,充滿風(fēng)險(xiǎn)。

那么,地球是如何形成的呢?為什么它會(huì)在這些行星中“脫穎而出”,成為生命的搖籃呢?

地球如何形成的?

雖然我們無(wú)法親眼看到太陽(yáng)系的形成,但現(xiàn)在有大量的證據(jù),以及大量的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明,地球和其它太陽(yáng)系行星一樣是由太陽(yáng)系早期塵埃和氣體混合形成的。

大約在46億年前,我們的太陽(yáng)系只是一片被稱(chēng)為太陽(yáng)星云的塵埃和氣體云的區(qū)域,它可能受到外力的干擾(比如附近的超新星),也可能是自身的演變,最終導(dǎo)致這些塵埃和氣體云開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。

在重力的作用下中心開(kāi)始坍縮,物質(zhì)凝結(jié)在一起,當(dāng)它變得越來(lái)越大時(shí),強(qiáng)大的壓力讓核聚變發(fā)生,早期的太陽(yáng)就此出現(xiàn)。

太陽(yáng)把太陽(yáng)系中大部分物質(zhì)收入囊中,但還是有小部分——大約0.2%的物質(zhì)依然保持旋轉(zhuǎn),只是這時(shí)候它們有了一個(gè)中心點(diǎn)——太陽(yáng)。

這些物質(zhì)的大小和速度都略有不同,速度的不同讓這些早期的物質(zhì)相互碰撞并粘合在一起。

最終,它們從微小的塵埃顆粒變成石塊,變成巨石,然后變成更大的“小行星”。

“小行星”的質(zhì)量足夠大,它的引力可以影響周?chē)膲m埃和氣體,這導(dǎo)致越來(lái)越多的物質(zhì)凝聚在一起,“小行星”也越來(lái)越大,早期的行星開(kāi)始出現(xiàn)。

在太陽(yáng)系的早期,八大行星軌道內(nèi)擁有許多大小不一的“小行星”,不過(guò)有一點(diǎn)和現(xiàn)在是一樣的,那就是靠近太陽(yáng)的這些行星都是巖石行星,遠(yuǎn)離太陽(yáng)的則是巖石核心的氣態(tài)巨行星,這是因?yàn)閺?qiáng)勁的太陽(yáng)風(fēng)讓靠近太陽(yáng)的行星無(wú)法保持更多氣體。

在太陽(yáng)系早期,行星們一點(diǎn)也不“井然有序”,它們相互碰撞和襲擊,其中月球的形成很可能就是一顆現(xiàn)在火星般大小的“小行星”和早期地球碰撞導(dǎo)致的。

當(dāng)太陽(yáng)系開(kāi)始穩(wěn)定下來(lái),地球和另外七大行星,以及其它的太陽(yáng)系天體也就成型了,而地球在這個(gè)早期的物質(zhì)“爭(zhēng)奪戰(zhàn)”中,成為最大的巖石行星。

那么,為什么現(xiàn)在的科學(xué)家會(huì)講出這樣一個(gè)太陽(yáng)系形成的故事呢?

其實(shí),關(guān)鍵的證據(jù)是隕石。隕石通過(guò)各種方式被帶到地球,它們中的一部分?jǐn)y帶著太陽(yáng)系早期的信息。

當(dāng)太陽(yáng)系穩(wěn)定下來(lái)后,太陽(yáng)系的故事轉(zhuǎn)向了行星自身的演化,雖然所有的行星在早期都經(jīng)歷了相似的過(guò)程,但是它們自身的演化卻各不相同,最終導(dǎo)致只有地球擁有生命。

早期的地球環(huán)境非常惡劣

早期的地球也一點(diǎn)不“適中”,事實(shí)上它非常的炎熱,熱到地球上所有的物質(zhì)都是熔融狀態(tài)。有幾個(gè)因素造成早期地球的炎熱:

第一部分是來(lái)自引力收縮。

隨著小塊巖石和金屬的吸積,早期地球變得越來(lái)越大,越來(lái)越重,與此同時(shí)也就越來(lái)越熱。

這是因?yàn)?,地球?nèi)部在重力的作用下壓力變得越來(lái)越大,這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熱量,就像我們現(xiàn)在擠壓氣體會(huì)產(chǎn)生熱量一樣。

第二部分是來(lái)自放射性衰變。

在地球歷史的早期,有許多半衰期短的放射性元素,這些元素很久以前就衰變成了穩(wěn)定的材料,但它們一開(kāi)始釋放出大量的熱量,并給地球加熱。

第三部分就是撞擊。

就像我們前面說(shuō)的,太陽(yáng)系的早期是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng),小行星的撞擊非常普遍,現(xiàn)在的研究表明,地球在最初的 5 億年中遭受了非常猛烈的撞擊。

這種撞擊產(chǎn)生了“巨額”的熱量,也在不停地加熱地球。

在這“三把火”的加持下,早期的地球一切都是熔化的,不過(guò)這種狀態(tài)讓地球擁有了改變自己的第一次機(jī)會(huì)。

在熔融狀態(tài)下,地球上較重的物質(zhì)沉入了核心,而較輕的物質(zhì)“漂浮”到表面,這形成了地球現(xiàn)在的結(jié)構(gòu):地核、地幔、地殼。

至于為什么說(shuō)這種結(jié)構(gòu)徹底改變地球,原因就在于它可以維持大氣層了。

眾所周知,現(xiàn)在的地球擁有大氣層要?dú)w功于它的磁場(chǎng),磁場(chǎng)阻擋了太陽(yáng)風(fēng),而磁場(chǎng)則是來(lái)自于早期地球收集來(lái)的材料——鎳鐵熔化并沉入核心。

由于早期地球被太陽(yáng)風(fēng)“摧殘”得比較厲害,所以它的大氣層是自己擁有磁場(chǎng)后才逐漸產(chǎn)生的,這發(fā)生在地球逐漸冷卻后。

火山噴發(fā),以及彗星的撞擊讓地球擁有了早期大氣層,這是一個(gè)以水蒸氣、二氧化碳為主的早期大氣層。

當(dāng)?shù)厍蛟俅卫鋮s——水能夠以液態(tài)形式存在于地表的時(shí)候,地球開(kāi)始下雨,由于地球很熱不停地將水蒸發(fā),所以這是一場(chǎng)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的雨。

最終海洋形成,地球的命運(yùn)迎來(lái)徹底改變,生命在水中出現(xiàn)。

最后:為什么只有地球有生命?

有一些科學(xué)家提出了宜居帶的概念(現(xiàn)在這個(gè)概念已被廣為接受),在宜居帶中的行星可以擁有液態(tài)水,這是生命所必需的。

地球正好占據(jù)了太陽(yáng)系絕佳好位置,在它的軌道上,無(wú)論是近日點(diǎn)還是遠(yuǎn)日點(diǎn)都處在了這樣的宜居帶中,這是它出現(xiàn)生命的必要條件。

可是為什么同在宜居帶中的火星,卻一片死寂呢?

原因就在于火星的大氣極為稀薄,而造成這種局面的“罪魁禍?zhǔn)住本褪谴艌?chǎng),火星在某個(gè)階段失去了磁場(chǎng),太陽(yáng)風(fēng)讓它再也無(wú)法保持足夠的大氣,以及液態(tài)水。

火星的自轉(zhuǎn)速度和地球差不多,同時(shí)考慮到它們彼此的形成也大同小異,所以火星失去磁場(chǎng)耐人尋味,有些科學(xué)家認(rèn)為這可能是因?yàn)榛鹦恰皞€(gè)頭”太小了的緣故,這讓它的核心更快地冷卻了。

而地球則是那個(gè)自轉(zhuǎn)速度剛剛好,軌道剛剛好,“個(gè)頭”也剛剛好的太陽(yáng)系行星,最終這里有了這么多姿多彩的生命和我們。

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