來源:hao123百家號 時間:2022-04-01 06:47:26
太陽系有八大行星,它們就像八大音符一樣圍繞著太陽旋轉,而它們井然有序的樣子就像在彈奏一首美妙的交響樂。
不過,當我們去認識每顆行星時,你就會發現這些行星一點也不美妙,至少對于生命而言,它們的環境是十分可怕的。
它們要么太熱,要么沒有大氣層,要么直接是龐大的氣態巨行星,只有地球——一顆藍色的太陽系行星,它的一切都那么適中,最終孕育了生命。
然而,地球的環境并非一直都是如此的適中,它曾經也非?!翱癖保錆M風險。
那么,地球是如何形成的呢?為什么它會在這些行星中“脫穎而出”,成為生命的搖籃呢?
地球如何形成的?
雖然我們無法親眼看到太陽系的形成,但現在有大量的證據,以及大量的計算機模擬實驗表明,地球和其它太陽系行星一樣是由太陽系早期塵埃和氣體混合形成的。
大約在46億年前,我們的太陽系只是一片被稱為太陽星云的塵埃和氣體云的區域,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,最終導致這些塵埃和氣體云開始旋轉。
在重力的作用下中心開始坍縮,物質凝結在一起,當它變得越來越大時,強大的壓力讓核聚變發生,早期的太陽就此出現。
太陽把太陽系中大部分物質收入囊中,但還是有小部分——大約0.2%的物質依然保持旋轉,只是這時候它們有了一個中心點——太陽。
這些物質的大小和速度都略有不同,速度的不同讓這些早期的物質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”的質量足夠大,它的引力可以影響周圍的塵埃和氣體,這導致越來越多的物質凝聚在一起,“小行星”也越來越大,早期的行星開始出現。
在太陽系的早期,八大行星軌道內擁有許多大小不一的“小行星”,不過有一點和現在是一樣的,那就是靠近太陽的這些行星都是巖石行星,遠離太陽的則是巖石核心的氣態巨行星,這是因為強勁的太陽風讓靠近太陽的行星無法保持更多氣體。
在太陽系早期,行星們一點也不“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在火星般大小的“小行星”和早期地球碰撞導致的。
當太陽系開始穩定下來,地球和另外七大行星,以及其它的太陽系天體也就成型了,而地球在這個早期的物質“爭奪戰”中,成為最大的巖石行星。
那么,為什么現在的科學家會講出這樣一個太陽系形成的故事呢?
其實,關鍵的證據是隕石。隕石通過各種方式被帶到地球,它們中的一部分攜帶著太陽系早期的信息。
當太陽系穩定下來后,太陽系的故事轉向了行星自身的演化,雖然所有的行星在早期都經歷了相似的過程,但是它們自身的演化卻各不相同,最終導致只有地球擁有生命。
早期的地球環境非常惡劣
早期的地球也一點不“適中”,事實上它非常的炎熱,熱到地球上所有的物質都是熔融狀態。有幾個因素造成早期地球的炎熱:
第一部分是來自引力收縮。
隨著小塊巖石和金屬的吸積,早期地球變得越來越大,越來越重,與此同時也就越來越熱。
這是因為,地球內部在重力的作用下壓力變得越來越大,這個過程會產生熱量,就像我們現在擠壓氣體會產生熱量一樣。
第二部分是來自放射性衰變。
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定的材料,但它們一開始釋放出大量的熱量,并給地球加熱。
第三部分就是撞擊。
就像我們前面說的,太陽系的早期是一個不穩定的系統,小行星的撞擊非常普遍,現在的研究表明,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,不過這種狀態讓地球擁有了改變自己的第一次機會。
在熔融狀態下,地球上較重的物質沉入了核心,而較輕的物質“漂浮”到表面,這形成了地球現在的結構:地核、地幔、地殼。
至于為什么說這種結構徹底改變地球,原因就在于它可以維持大氣層了。
眾所周知,現在的地球擁有大氣層要歸功于它的磁場,磁場阻擋了太陽風,而磁場則是來自于早期地球收集來的材料——鎳鐵熔化并沉入核心。
由于早期地球被太陽風“摧殘”得比較厲害,所以它的大氣層是自己擁有磁場后才逐漸產生的,這發生在地球逐漸冷卻后。
火山噴發,以及彗星的撞擊讓地球擁有了早期大氣層,這是一個以水蒸氣、二氧化碳為主的早期大氣層。
當地球再次冷卻——水能夠以液態形式存在于地表的時候,地球開始下雨,由于地球很熱不停地將水蒸發,所以這是一場持續時間很長的雨。
最終海洋形成,地球的命運迎來徹底改變,生命在水中出現。
最后:為什么只有地球有生命?
有一些科學家提出了宜居帶的概念(現在這個概念已被廣為接受),在宜居帶中的行星可以擁有液態水,這是生命所必需的。
地球正好占據了太陽系絕佳好位置,在它的軌道上,無論是近日點還是遠日點都處在了這樣的宜居帶中,這是它出現生命的必要條件。
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“罪魁禍首”就是磁場,火星在某個階段失去了磁場,太陽風讓它再也無法保持足夠的大氣,以及液態水。
火星的自轉速度和地球差不多,同時考慮到它們彼此的形成也大同小異,所以火星失去磁場耐人尋味,有些科學家認為這可能是因為火星“個頭”太小了的緣故,這讓它的核心更快地冷卻了。
而地球則是那個自轉速度剛剛好,軌道剛剛好,“個頭”也剛剛好的太陽系行星,最終這里有了這么多姿多彩的生命和我們。
標簽:
“少年航天科普特訓營”舉行,VR空間站引關注