科学家对地球起源的理解

然而有些说法倒非常接近科学家对地球起源的概念。接近科学家根据古老岩石中所找到的证据而作出的解释，认为太阳系最初是一团浩瀚无边、由尘与气形成的冷云。这种云甚至现在看来犹如康德想象中的太阳系旋转云，其中一种学说假定太阳最先产生，这些物质于是凝聚成太阳系的行星，从太阳扯出的这种炽热物质会消散掉，即使在某种未知的过程下凝聚成了行星，星球爆炸时产生的炽热和可挥发性物质“似乎也不可能直接形成行星”

2006-08-16

地球在四十五亿年前是什么样子？

在浑沌初开时……科学家无法绝对有把握地接着这句话写下去。这好比要一个孩子描述自己出生的过程或胎儿的生活一样难。各种宗教经典有关开天辟地的解说，话说得很牵强，而且各种说法也不尽相同。然而有些说法倒非常接近科学家对地球起源的概念，至少可以说，接近科学家根据古老岩石中所找到的证据而作出的解释。 我们探索地球起源时，必须同时设法解释太阳系的起源，因为地球的历史与地球近邻的历史有密切关系。一七五五年，德国哲学家康德发表了一套天体论说，认为太阳系最初是一团浩瀚无边、由尘与气形成的冷云，不停旋转。 今天的天文学家都接受这种说法。他们利用非常强力的现代望远镜，看到遥远星际间漂浮着暗黑的尘云。这种...全部

在浑沌初开时……科学家无法绝对有把握地接着这句话写下去。这好比要一个孩子描述自己出生的过程或胎儿的生活一样难。各种宗教经典有关开天辟地的解说，话说得很牵强，而且各种说法也不尽相同。然而有些说法倒非常接近科学家对地球起源的概念，至少可以说，接近科学家根据古老岩石中所找到的证据而作出的解释。

我们探索地球起源时，必须同时设法解释太阳系的起源，因为地球的历史与地球近邻的历史有密切关系。一七五五年，德国哲学家康德发表了一套天体论说，认为太阳系最初是一团浩瀚无边、由尘与气形成的冷云，不停旋转。

今天的天文学家都接受这种说法。他们利用非常强力的现代望远镜，看到遥远星际间漂浮着暗黑的尘云。这种云甚至现在看来犹如康德想象中的太阳系旋转云。一七九六年，与康德同时代的法国数学家拉普拉斯把康德的概念又推进一步，解释太阳系怎样由这一团云形成的。

拉普拉斯假设，这一大团云受宇宙力的作用而旋转，同时受本身物质的引力作用而渐渐收缩。收缩中的云间歇地向太空散发无数粒子幕，粒子最后凝聚成行星。在此期间，云团的中心也在本身引力的作用下，收缩成太阳。

拉普拉斯的概念虽然可使人折服，可是已被后期发现的基本物理定律所推翻。据这些定律推断，收缩中的太阳，体积越来越小时，旋转会越来越快，假如一直维持到今天，太阳自转的速度就会比目前快得多。拉普拉斯凭丰富想象力建立的学说，经证明有不少缺点后，天文学家就提出一些其他似乎可认可的说法。

其中一种学说假定太阳最先产生，还没有行星。后来，太空中有另一个星球从太阳附近掠过，把一长条物质扯了出来。掠过的星球继续飞行，这些物质于是凝聚成太阳系的行星。可惜的是，仔细分析显示，从太阳扯出的这种炽热物质会消散掉，不会形成行星。

即使在某种未知的过程下凝聚成了行星，运行的轨道也会远较今日太阳系中的轨道为不规律。另一种学说认为，在太古的宇宙中，太阳有一个孪生伴星，一个掠过的星球与太阳的伴星相撞。在撞击下产生的碎块，就可能形成几颗行星，环绕着留下来的太阳运行。

但散布太空的星宿相距那么远，这种碰撞极不可能发生。即使真的发生了这种灾难，星球爆炸时产生的炽热和可挥发性物质，似乎也不可能直接形成行星。“偶遇”与“碰撞”两种学说，也都无法解释另一现象：很多行星又怎么会有卫星。

今天，在天文学家、数学家、化学家和物质学家的联合努力下，已经出现一种新学说，称为“星云说”或“原行星说”。这个新假设说为许多似是全然相异的物质怎样形成的细节，作出统一连贯的解释，因而多数宇宙论学者已经相信，新假说至少能正确地说明宇宙演化的概况。

“原行星说”重提康德及拉普拉斯的说法，假设目前是太阳系领域的太空中，过去有过一大片气云弥漫其间。这种气是由“宇宙混合物”组成，即宇宙到处都有的气分子混合物。每一千个原子中，九百个是氢，九十九个是氦，其余三个原子是较重的元素，例如碳、氧、铁等。

原生云慢慢开始转动。旋转情形大概并不是平稳的，据最近利用射电望远镜观察遥远太空中类似气云所知，天文学家相信在旋转时必有湍流。事实上，旋转中的云看来像一个旋涡，而整个气团在太空中转动时，不断有局部的小涡流出现。

中央部分的一个大涡流，比云团其他部分收缩得较为迅速，形成一个黑暗而密度较大的物体，即“原太阳”。环绕原太阳的云团中，在冰冷深处某些气的原子结合成化合物，例如水和氨。固态的尘晶慢慢结成，铁和坚硬的矽酸盐等金属晶体也是一样。

云团旋转时受到引力与离心的作用，逐渐成为巨大的扁平圆盘。假如我们能从遥远处观察当时情景，就会看到一个好象转动中的大唱片的东西，中央那个小洞就是原太阳所在。在这个转动的圆盘中，局部涡流继续出现。

有些旋涡必在碰撞时破毁，有些被原太阳逐渐增强的引力弄散。就某种意义来说，每个小涡流都在不停地挣扎图存。面对这种破坏力，涡流要保持不破不散就得聚集足够数量的物质，作为本身的重心。在这个旋转体系内的存亡战中，有些局部涡旋获得物质，有些失掉物质。

环绕前太阳终于产生了一系列旋转的圆盘。每个都是一颗原行星。这些原行星都大得足以在本身引力场内合为一体。每颗行星在太空中环绕太阳运行时，都像一名清道夫，把原来云团里的剩余物质扫清。在这个阶段中，原太阳的核心开始热核聚变，放出大量的能。

原太阳也开始发光。初时，间歇地“燃烧”，呈暗红色。最后成为我们今天看到的金黄色恒星。别忘了原太阳直径比任何原行星直径大一百倍左右。原太阳成为恒星而非行星，当然是由于体积有这么巨大的差异。原太阳的强大引力，足以把轻的氢原子吸住，留在内部，触发热核聚变。

较小的原行星，则不能起这种作用。然后，在原太阳领域内的某处，出现一团含有冰冷粒子与固体碎块的旋转云，即一种宇宙尘暴，原地球就这样诞生了。稍后，由于水与冰分子内聚引力作用，这些物质才能凝聚成球状。

原地球沿轨道绕太阳运行时，其引力继续收集更多物质。地球和其他行星就是这样在太阳系领域内积聚冷尘的过程中形成的。在成长中的原地球逐渐热起来。地球继续收集新物质，新物质撞及地球时发出的能量产生热，其中一部分留在地球里。

引力作用也使地球凝缩，产生更多热。地球内部的放射性元素逐渐开始蜕变，成为第三个热源。经过亿万年后，地球的温度高得足以使铁、镍等重金属下沉，构成熔融的地核。从地表裂隙逸出的水汽和气体，构成地球的大气层，另一个主要热源——太阳光，这时也会发生作用了。

太阳的辐射这时以全力冲击地球，破坏了原始大气中的分子化合物，还把它驱散进入太空中。因此，大气中的氢和其他轻元素，大部分逃离地球散失了。这个过程终于使宇宙中较重和较稀有的元素密集在一起，而这些元素是构成岩石、植物和人体所不可或缺的。

由于亿万年来如氢等许多轻原子逸入了太空，地球此时的质量，比尘云凝聚为原地球时，约减少了一千倍。月球的起源至今仍然可算是个谜团。我们确实知道，月球和地球都是在太阳系中同一个太空区域形成的。

研究月球的科学家认为，月球是从地球分裂出去丽形成的，或者是那些环绕着地球运行的小粒子积聚而形成的，后者的可能性更大。我们确实知道，月球是一度发生过宇宙大剧变的星球，但是现在已经完全静止了。进一步从事太空研究后，月球之谜最后必会获得解答。

地球的历史发展到这个阶段，差不多可以由地质学家着手研究了。地球停止自太空轨道上收集碎物后，表面逐渐冷却下来，变成固体。岩石外壳形成，陆块也出现。但是，地球那时还未能维持我们今天所认识的生物；地表还是太热，不适宜有机体生存，而且大气中也充满有毒的甲烷和氨。

熔岩从地壳裂罅流出，使藏在地球熔融内部的水蒸气得以冒出来。事实上，许多地质学家以为，目前各海洋里的水，大部分由这种早期的火山活动带到地表。这些水原来都是凝于冰尘中的。地球上的火山活动减缓时，太阳的强烈紫外线辐射，把大气里的一部分水分子分解成氢原子和氧原子。

地球的引力不足以留住在地球。地球大气演化过程中，虽然释出一些游离氧，但甲烷和氨等气体必然仍长期占优势，因为今天大气中的游离氧，大部分已知是植物（包括湖泊与海洋里的藻类）光合作用的副产品。地球继续散发热量，逐年冷却下来，而原太阳也渐渐燃烧，到了我们今天所见的明亮程度。

过了不久，地球的大气冷却后，使空气中的水汽凝结成雨点，降回地表。最初，雨点滴在灼热的地表上，又汽化为嘶嘶的水蒸气。到后来，地球终于冷却下来，在地表上蓄水成池。没多久，冷却中的大气开始大量降雨。

全球各地的水，可能都是一次长期倾盆大雨时降下的。起伏不平的地壳上，低洼地区逐渐注满了水，地表上于是出现海洋。虽然科学家一般都相信，我们居住的地球经历过上文概述的形成过程，但是无人能断定确切年代。

原地球大概在四十六亿年前，发展成现在的大小和形状。其后可能再过于十五亿年，地球上的环境才适宜早期的生物生存。生物的演化，自然是另一回事。这篇文章就是想说明大自然怎样为生物安排一个生存环境。。收起