【探索】地球的起源

2016-02-16作者:DK出版社 编著编辑:谢爽

大约46亿年前,在刚形成的太阳周围环绕着由尘埃和气体组成的旋转圆盘,小块物质在圆盘中碰撞并融合,并最终以被称为行星胚胎的更大物体的碰撞而告终。这些碰撞导致了大量热能的释放,以致地球在炙热、熔融的状态下诞生。



◆我们星球的诞生◆


我们星球的起源与整个太阳系—太阳、围绕它旋转的八颗行星以及许多其他天体,如彗星和小行星—的形成紧密相连。现在,天文学家们一致认为太阳系最初形成于约46亿年前银河系中的一片巨大的、缓慢旋转的气体和尘埃星云之中。由于重力作用,星云旋转得越来越快并逐渐收缩,同时随着中心区域密度的增加,它变得越来越热。这片中心区域最终形成了太阳。围绕中心区域的是由气体、尘埃和冰构成的旋转的圆盘。在圆盘中,冰和尘埃的颗粒聚集在一起并形成固体颗粒,这些颗粒不断增大,形成卵石、岩石、巨型圆石,以至被称为星子的天体。这些星子无处不在,尺寸从几米到上百千米。最终,这些星子通过碰撞形成更大的星体,其尺寸大概跟今天的月亮差不多,称为行星胚胎。这些行星胚胎经历了一系列猛烈的碰撞,形成了太阳系内侧的四颗行星,包括地球, 以及外侧巨行星的核, 如木星。



我们不知道究竟有多少个行星胚胎结合形成地球,可能有十来个左右。在形成地球过程中的每一次碰撞都会产生巨大的热量,因为碰撞体的动能转化成了热能。另外,随着行星胚胎数量的减少和体积的增加,每一个行星胚胎都在自身重力的影响下收缩,这一过程同样会产生热量。最终,地球大小的天体—有时被称为原始地球的地球祖先和火星大小的行星胚胎—忒伊亚发生了一场终极碰撞。终极碰撞的结果是地月系统的诞生,包括地球本身和它的轨道卫星月球。


◆行星胚胎碰撞◆


原始地球形成后不久,与一个约火星大小的行星胚胎发生了碰撞,形成了地球和月亮。



◆太阳系的形成◆


最为广泛认可的太阳系起源理论叫作星云假说,如图所示。它能解释太阳系大多数的明显特征,比如为什么它是平的,以及为什么所有的行星以同样的方向围绕太阳旋转。从图中可以看出,像地球这样的天体是通过逐渐积累形成的,岩石和冰的小颗粒粘在一起形成被称为星子的较大的颗粒,星子再形成更大的行星胚胎,最后行星胚胎形成行星。



◆地核的形成◆


在聚合形成地球的每一个较大的行星胚胎内部都可能发生过被称为分异的这一过程。分异只能发生于熔融天体中,会使较重的物质,如铁和镍,沉入天体中心形成核。每一次大行星胚胎的碰撞会生成足以使碰撞双方熔化的热量,二者的核随即迅速融合在一起。这意味着地球在诞生后不久就拥有了地核。



◆物质的积累◆


星子相互碰撞形成行星胚胎。更多星子的碰撞产生出的热量使行星胚胎始终处于熔化状态。随着行星胚胎的增大,重力使行星胚胎坍缩,同时生成更多的热量。



◆重物质的下沉◆


存在于熔融的行星胚胎内的或由撞击体带来的重物质,如铁和镍,向中心沉降。这一过程有时也被称为铁突变,产生出更多的热量。



◆核的完全形成◆


每一个大的行星胚胎形成了一个铁镍质的核,核外是由较轻的物质组成的地幔层。当行星胚胎相互碰撞形成原始地球以至地球的时候,它们的核也融合在一起。



◆月球的形成◆


原始地球在形成后约3千万到8千万年之间,遭受了一次来自火星大小的行星胚胎—忒伊亚的终极撞击。撞击喷射出的物质呈环形围绕在地球周围,并逐渐融合形成了一个单独的天体—月球。地球在撞击中获得了比之前更大的铁质核,并在一段时间内保持熔化状态。当时的月球与地球的距离比现在近得多,差不多是今天距离的十分之一。这使得地球表面产生了超强潮汐,从而导致了更多热量的生成,并可能导致了构造板块的发展。




内容来源:书问

作者DK出版社
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定价218元
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