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第二部 最珍贵的地球

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第33章地球的形成

地球是一颗行星,伴随着太阳系诞生。

根据放射性碳定年法的测量结果,太阳系大约在65±0.08亿年前形成,而原生地球大约形成于65±0.04亿年前。

65亿年前,银河系内出现了许多星系和小行星带。这些都是由行星组成的。

太阳系诞生之初,是以巨大并不断旋转的由尘埃与气体组成的云团的形态存在。他是由大爆炸所生成的氢与氦组成,同时亦有着由很久以前的星球内部所合成的其它元素。地球诞生前,一个邻近的恒星可能形成了超新星爆炸,对太阳星云传送了一个震荡波,并使之收缩,造成一片巨大氢分子云的引力坍缩。坍缩的质量大多集中在中心,形成了太阳;其余部分一边旋转一边摊平,形成了一个原行星盘,继而形成了行星、卫星、小行星、彗星、流星体和其他太阳系小天体。

简单的说,地球的形成始于太阳星云的收缩,直到恒星爆炸为止。而在这一演化过程中,也伴随着各种天体之间的能量交换。其中有一种星际尘埃,由大量分散的小颗粒组成。已经在星云气体中的星际尘埃物质,是一种凝结核,慢慢吸积坍缩后剩下的由气体、冰粒、尘埃形成的直径为一至十千米的块状物。这些物质经过1000至2000万年的生长,最终形成原生地球。

星际尘埃,主要是冰质和岩质,它实际上是多代恒星死亡的产物(恒星通过核聚变工作,所以每一代恒星的死亡都会喷出重元素,而重元素是形成类地行星如地球的关键)。

首先是冷却。当星云收缩时,从外部到内部的温度逐渐升高。这些尘埃有助于冷却星云内部,使内部的压力因热运动而降低,从而导致引力收缩。

第二,星际尘埃在水汽、低温和凝结核三种条件下可以像雪花一样在星球上形成凝结核,结果星际尘埃继续附着在周围的零散粒子上,慢慢成长为更大的星子,然后碰撞并合并成原行星和行星。

随着星际尘埃的增长,原始太阳系的温度,就像铁块在高温下会融化一样,靠近太阳系中心的尘埃也会融化。

他们分解成分子和原子,但随着时间的推移,内部温度分布会发生变化。以前尘埃能够分解的地方,温度会慢慢下降。尘埃中的金属元素最先冷却和凝固,因此从太阳系的中心向外,可以凝固的物质依次是金属、硅酸盐、岩石、冰等等。

然后是物质在引力的影响下逐渐碰撞和融合,形成行星,地球就是其中的一个。

在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球,并演化为今天的地球。水星、金星和火星与地球一样,由于距离太阳较近,可能有类似的形成方式,它们保留了较多的重物质;而木星、土星等外行星,由于离太阳较远,至今还保留着较多的轻物质。根据估计,地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年,离太阳较近的行星(类地行星),形成时间较短,离太阳越远的行星,形成时间越长,甚至可达数亿年。

月球大约形成于45.3亿年前。在大约41亿至38亿年前这段时间,地月系统进入了后期重轰炸期,无数小行星撞击了月球的表面,使月球表面发生了巨大地改变。可以推测出,当时的地球也遭遇了很多撞击。

从太古宙起地球表面开始冷却凝固,形成坚硬的岩石,火山爆发所释放的气体形成了次生大气。最初的大气可能由水汽、二氧化碳、氮气组成。

水汽的蒸发加速了地表的冷却,待到充分冷却后,暴雨连续下了成千上万年,雨水灌满了盆地,形成了海洋。暴雨在减少空气中水汽含量的同时,也洗去了大气中的很多二氧化碳。此外,小行星、原行星和彗星上的水和冰也是水的来源之一。

虽然早期太阳光照强度大约只有当前的70%,但大气中的温室气体足以使海洋里的液态水免于结冰。

约35亿年前,地球磁场出现,有助于阻止大气被太阳风剥离。其外层冷却凝固,并在大气层水汽的作用下形成地壳。陆地的形成有两种模型解释,一种认为陆地持续增长,另一种更可能的模型认为地球历史早期陆地即迅速生成,然后保持到当今。内部的热量不断散失,驱动板块构造运动形成大陆。

根据大陆漂移假说,经过数亿年,超大陆经历三次分分合合。大约7.5亿年前,最早可考的超大陆罗迪尼亚大陆开始分裂,又在6至4.5亿年前合并成潘诺西亚大陆,然后合并成盘古大陆,最后于约1.8亿年前分裂。地球处于258万年前开始的更新世大冰期中,高纬度地区经历了数轮冰封与解冻,每40到100万年循环一次。最后一次大陆冰封在约年前。

无论经历多少坎坷与磨难,太阳终于能够准时升起在东方,月亮终于站到了适当的位置上,地球终于变成了众多生物赖以生存的美好家园。

实在是来之不易啊!

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