第33章地球的形成
地球是一顆行星,伴隨著太陽系誕生。
根據(jù)放射性碳定年法的測量結(jié)果,太陽系大約在65±0.08億年前形成,而原生地球大約形成于65±0.04億年前。
65億年前,銀河系內(nèi)出現(xiàn)了許多星系和小行星帶。這些都是由行星組成的。
太陽系誕生之初,是以巨大并不斷旋轉(zhuǎn)的由塵埃與氣體組成的云團(tuán)的形態(tài)存在。他是由大爆炸所生成的氫與氦組成,同時亦有著由很久以前的星球內(nèi)部所合成的其它元素。地球誕生前,一個鄰近的恒星可能形成了超新星爆炸,對太陽星云傳送了一個震蕩波,并使之收縮,造成一片巨大氫分子云的引力坍縮。坍縮的質(zhì)量大多集中在中心,形成了太陽;其余部分一邊旋轉(zhuǎn)一邊攤平,形成了一個原行星盤,繼而形成了行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和其他太陽系小天體。
簡單的說,地球的形成始于太陽星云的收縮,直到恒星爆炸為止。而在這一演化過程中,也伴隨著各種天體之間的能量交換。其中有一種星際塵埃,由大量分散的小顆粒組成。已經(jīng)在星云氣體中的星際塵埃物質(zhì),是一種凝結(jié)核,慢慢吸積坍縮后剩下的由氣體、冰粒、塵埃形成的直徑為一至十千米的塊狀物。這些物質(zhì)經(jīng)過1000至2000萬年的生長,最終形成原生地球。
星際塵埃,主要是冰質(zhì)和巖質(zhì),它實際上是多代恒星死亡的產(chǎn)物(恒星通過核聚變工作,所以每一代恒星的死亡都會噴出重元素,而重元素是形成類地行星如地球的關(guān)鍵)。
首先是冷卻。當(dāng)星云收縮時,從外部到內(nèi)部的溫度逐漸升高。這些塵埃有助于冷卻星云內(nèi)部,使內(nèi)部的壓力因熱運(yùn)動而降低,從而導(dǎo)致引力收縮。
第二,星際塵埃在水汽、低溫和凝結(jié)核三種條件下可以像雪花一樣在星球上形成凝結(jié)核,結(jié)果星際塵埃繼續(xù)附著在周圍的零散粒子上,慢慢成長為更大的星子,然后碰撞并合并成原行星和行星。
隨著星際塵埃的增長,原始太陽系的溫度,就像鐵塊在高溫下會融化一樣,靠近太陽系中心的塵埃也會融化。
他們分解成分子和原子,但隨著時間的推移,內(nèi)部溫度分布會發(fā)生變化。以前塵埃能夠分解的地方,溫度會慢慢下降。塵埃中的金屬元素最先冷卻和凝固,因此從太陽系的中心向外,可以凝固的物質(zhì)依次是金屬、硅酸鹽、巖石、冰等等。
然后是物質(zhì)在引力的影響下逐漸碰撞和融合,形成行星,地球就是其中的一個。
在地球的形成過程中,由于物質(zhì)的分化作用,不斷有輕物質(zhì)隨氫和氦等揮發(fā)性物質(zhì)分離出來,并被太陽光壓和太陽拋出的物質(zhì)帶到太陽系的外部,因此,只有重物質(zhì)或土物質(zhì)凝聚起來逐漸形成了原始的地球,并演化為今天的地球。水星、金星和火星與地球一樣,由于距離太陽較近,可能有類似的形成方式,它們保留了較多的重物質(zhì);而木星、土星等外行星,由于離太陽較遠(yuǎn),至今還保留著較多的輕物質(zhì)。根據(jù)估計,地球的形成所需時間約為1千萬年至1億年,離太陽較近的行星(類地行星),形成時間較短,離太陽越遠(yuǎn)的行星,形成時間越長,甚至可達(dá)數(shù)億年。
月球大約形成于45.3億年前。在大約41億至38億年前這段時間,地月系統(tǒng)進(jìn)入了后期重轟炸期,無數(shù)小行星撞擊了月球的表面,使月球表面發(fā)生了巨大地改變??梢酝茰y出,當(dāng)時的地球也遭遇了很多撞擊。
從太古宙起地球表面開始冷卻凝固,形成堅硬的巖石,火山爆發(fā)所釋放的氣體形成了次生大氣。最初的大氣可能由水汽、二氧化碳、氮?dú)饨M成。
水汽的蒸發(fā)加速了地表的冷卻,待到充分冷卻后,暴雨連續(xù)下了成千上萬年,雨水灌滿了盆地,形成了海洋。暴雨在減少空氣中水汽含量的同時,也洗去了大氣中的很多二氧化碳。此外,小行星、原行星和彗星上的水和冰也是水的來源之一。
雖然早期太陽光照強(qiáng)度大約只有當(dāng)前的70%,但大氣中的溫室氣體足以使海洋里的液態(tài)水免于結(jié)冰。
約35億年前,地球磁場出現(xiàn),有助于阻止大氣被太陽風(fēng)剝離。其外層冷卻凝固,并在大氣層水汽的作用下形成地殼。陸地的形成有兩種模型解釋,一種認(rèn)為陸地持續(xù)增長,另一種更可能的模型認(rèn)為地球歷史早期陸地即迅速生成,然后保持到當(dāng)今。內(nèi)部的熱量不斷散失,驅(qū)動板塊構(gòu)造運(yùn)動形成大陸。
根據(jù)大陸漂移假說,經(jīng)過數(shù)億年,超大陸經(jīng)歷三次分分合合。大約7.5億年前,最早可考的超大陸羅迪尼亞大陸開始分裂,又在6至4.5億年前合并成潘諾西亞大陸,然后合并成盤古大陸,最后于約1.8億年前分裂。地球處于258萬年前開始的更新世大冰期中,高緯度地區(qū)經(jīng)歷了數(shù)輪冰封與解凍,每40到100萬年循環(huán)一次。最后一次大陸冰封在約10000年前。
無論經(jīng)歷多少坎坷與磨難,太陽終于能夠準(zhǔn)時升起在東方,月亮終于站到了適當(dāng)?shù)奈恢蒙?,地球終于變成了眾多生物賴以生存的美好家園。
實在是來之不易??!