一文了解地球是怎样形成的 地球是怎么来的怎么形成的


太阳系有八大行星,它们就像八大音符一样围绕着太阳旋转,而它们井然有序的样子就像在弹奏一首美妙的交响乐 。
不过,当我们去认识每颗行星时,你就会发现这些行星一点也不美妙,至少对于生命而言,它们的环境是十分可怕的 。

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它们要么太热,要么没有大气层,要么直接是庞大的气态巨行星,只有地球——一颗蓝色的太阳系行星,它的一切都那么适中,最终孕育了生命 。
然而,地球的环境并非一直都是如此的适中,它曾经也非常“狂暴”,充满风险 。
那么,地球是如何形成的呢?为什么它会在这些行星中“脱颖而出”,成为生命的摇篮呢?
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这种图片很好描述了太阳系的早期,图源:NASA/JPL-Caltech
地球如何形成的?
虽然我们无法亲眼看到太阳系的形成,但现在有大量的证据,以及大量的计算机模拟实验表明,地球和其它太阳系行星一样是由太阳系早期尘埃和气体混合形成的 。
大约在46亿年前,我们的太阳系只是一片被称为太阳星云的尘埃和气体云的区域,它可能受到外力的干扰(比如附近的超新星),也可能是自身的演变,最终导致这些尘埃和气体云开始旋转 。
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在重力的作用下中心开始坍缩,物质凝结在一起,当它变得越来越大时,强大的压力让核聚变发生,早期的太阳就此出现 。
太阳把太阳系中大部分物质收入囊中,但还是有小部分——大约0.2%的物质依然保持旋转,只是这时候它们有了一个中心点——太阳 。
这些物质的大小和速度都略有不同,速度的不同让这些早期的物质相互碰撞并粘合在一起 。
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最终,它们从微小的尘埃颗粒变成石块,变成巨石,然后变成更大的“小行星” 。
“小行星”的质量足够大,它的引力可以影响周围的尘埃和气体,这导致越来越多的物质凝聚在一起,“小行星”也越来越大,早期的行星开始出现 。
在太阳系的早期,八大行星轨道内拥有许多大小不一的“小行星”,不过有一点和现在是一样的,那就是靠近太阳的这些行星都是岩石行星,远离太阳的则是岩石核心的气态巨行星,这是因为强劲的太阳风让靠近太阳的行星无法保持更多气体 。
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月球的形成或是因为早期碰撞产生的,NASA/JPL-Cal
在太阳系早期,行星们一点也不“井然有序”,它们相互碰撞和袭击,其中月球的形成很可能就是一颗现在火星般大小的“小行星”和早期地球碰撞导致的 。
当太阳系开始稳定下来,地球和另外七大行星,以及其它的太阳系天体也就成型了,而地球在这个早期的物质“争夺战”中,成为最大的岩石行星 。
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那么,为什么现在的科学家会讲出这样一个太阳系形成的故事呢?
其实,关键的证据是陨石 。陨石通过各种方式被带到地球,它们中的一部分携带着太阳系早期的信息 。
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当太阳系稳定下来后,太阳系的故事转向了行星自身的演化,虽然所有的行星在早期都经历了相似的过程,但是它们自身的演化却各不相同,最终导致只有地球拥有生命 。
早期的地球环境非常恶劣
早期的地球也一点不“适中”,事实上它非常的炎热,热到地球上所有的物质都是熔融状态 。有几个因素造成早期地球的炎热:
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图注:早期地球和现代地球的对比
第一部分是来自引力收缩 。
随着小块岩石和金属的吸积,早期地球变得越来越大,越来越重,与此同时也就越来越热 。
这是因为,地球内部在重力的作用下压力变得越来越大,这个过程会产生热量,就像我们现在挤压气体会产生热量一样 。
第二部分是来自放射性衰变 。
在地球历史的早期,有许多半衰期短的放射性元素,这些元素很久以前就衰变成了稳定的材料,但它们一开始释放出大量的热量,并给地球加热 。
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第三部分就是撞击 。
就像我们前面说的,太阳系的早期是一个不稳定的系统,小行星的撞击非常普遍,现在的研究表明,地球在最初的 5 亿年中遭受了非常猛烈的撞击 。
这种撞击产生了“巨额”的热量,也在不停地加热地球 。
在这“三把火”的加持下,早期的地球一切都是熔化的,不过这种状态让地球拥有了改变自己的第一次机会 。
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在熔融状态下,地球上较重的物质沉入了核心,而较轻的物质“漂浮”到表面,这形成了地球现在的结构:地核、地幔、地壳 。
至于为什么说这种结构彻底改变地球,原因就在于它可以维持大气层了 。
众所周知,现在的地球拥有大气层要归功于它的磁场,磁场阻挡了太阳风,而磁场则是来自于早期地球收集来的材料——镍铁熔化并沉入核心 。
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由于早期地球被太阳风“摧残”得比较厉害,所以它的大气层是自己拥有磁场后才逐渐产生的,这发生在地球逐渐冷却后 。
火山喷发,以及彗星的撞击让地球拥有了早期大气层,这是一个以水蒸气、二氧化碳为主的早期大气层 。
当地球再次冷却——水能够以液态形式存在于地表的时候,地球开始下雨,由于地球很热不停地将水蒸发,所以这是一场持续时间很长的雨 。
最终海洋形成,地球的命运迎来彻底改变,生命在水中出现 。
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最后:为什么只有地球有生命?
有一些科学家提出了宜居带的概念(现在这个概念已被广为接受),在宜居带中的行星可以拥有液态水,这是生命所必需的 。
地球正好占据了太阳系绝佳好位置,在它的轨道上,无论是近日点还是远日点都处在了这样的宜居带中,这是它出现生命的必要条件 。
可是为什么同在宜居带中的火星,却一片死寂呢?
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图注:宜居带中的地球和火星
原因就在于火星的大气极为稀薄,而造成这种局面的“罪魁祸首”就是磁场,火星在某个阶段失去了磁场,太阳风让它再也无法保持足够的大气,以及液态水 。
火星的自转速度和地球差不多,同时考虑到它们彼此的形成也大同小异,所以火星失去磁场耐人寻味,有些科学家认为这可能是因为火星“个头”太小了的缘故,这让它的核心更快地冷却了 。
【一文了解地球是怎样形成的 地球是怎么来的怎么形成的】而地球则是那个自转速度刚刚好,轨道刚刚好,“个头”也刚刚好的太阳系行星,最终这里有了这么多姿多彩的生命和我们 。

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