世界上最奇怪的行星(最最孤独的行星)
太阳系
我们很早以前就知道,我们生活的世界是多么宝贵,又多么特别。
从遥远的月球视角来看,地球显得孤独、渺小而脆弱,但也比其他任何的天体都更加动人,因为地球是已知的行星中唯一拥有水组成的海洋的、有富含氧气的大气层的诞生了生命的星球。
而我们身为地球的一部分,我们所拥有的一切,包括我们血肉之躯的每一个原子和分子,都来自地球,并终将回归地球。
这一切,让我们有理由对我们的家园着迷。
几个世纪以来,无数的学者不断地探索着我们的星球,他们追问地球是如何形成的?如何在天空中移动运行的?如何演化成为一颗充满生命的星球的?
在观测和研究数据越来越丰富和深入的今天,地球演化的迷雾已经被我们拨开。
你可能大致知道地球和生命的演变,但是你知道在地球演化过程中最重要的是什么么?它是如何作用于我们的家园?如何让我们的星球充满勃勃生机?答案可能让你意想不到,“岩石”,这也是我们今天要讲的故事。
地球上的生命是从岩石中演化出来的,这是真的!!!
地球的故事
138亿年前的宇宙大爆炸中产生了世间万物,一切空间、能量和物质从不可知的虚空中诞生。
我们的地球在宇宙大爆炸后,从一粒星尘到充满生命的世界历经了约46亿年。
地球演化史诗过程中到底经历了什么?
地月大撞击
地球年龄,0到约5000万年,大撞击,月球的形成无数星尘和零散的岩石碎片到地球的形成,这个过程是相对较快的,预估不超过100w年。
期间,地月系也在一片谜团中诞生了。大多数人对大撞击诞生了月球的理论有了共识,但是大撞击理论仍然只是一种假说,地月系的形成至今为止都还没有确凿的科学证据,只是因为这种假说能够解释所有现如今发现的线索。
比如,月球为什么缺少一个像地球一样正常的铁核?为什么月球缺少可挥发物?月球为什么总是一面对着地球?地球不同寻常的约23度的轴倾角是如何诞生的?
彼时,几十个直径几百英里的星子和原始地球共享着太阳系的这片空间。约在十万年间,地球逐渐成长到现在的大小。
黑地球
地球年龄,0.5亿年到1亿年,黑地球,最早的玄武岩地壳冥古宙时期的地球完全是一片炼狱般的景象,巨大的火山喷发,熔岩流动,流星和彗星撞击还未硬化的地表,整个星球像是被火笼罩。
月球的撞击和地月系的初步形成,地球以一种现代地球无可匹敌的速度,将多余的能量通过辐射的方式送入太空。地球自身和月球的相互作用下,地球在太空中巨大的热损失下形成了地壳。
地球质量的98%都是由氧、硅、铝、镁、钙和铁这六种元素组成,它们的含量远超其他所有元素。
地壳形成后,在亿万年的光阴中,黑色的玄武岩覆盖着地球,全球地壳几乎完全由火山玄武岩构成。
地球也慢慢形成了现在的三层结构,最外层是一层薄薄的、低密度的地壳,中间夹着一层厚厚的、高密度的地幔,中心则是一层更厚的、极为致密的金属核。
地球的地核同样分两层,固态的铁晶体内核和液态外核。
地球内部剖面图
地球年龄,1亿年到2亿年,蓝地球,海洋的形成全球范围的火山活动以每天数十亿吨的速度将炙热的氮、二氧化碳、有毒的含硫化合物和水蒸气喷入不断增厚的全球大气层。溶解在岩浆汤中的液体,亦转变成剧烈膨胀的气体丰富着大气。
全球海洋形成的确切时间尚不清楚,因为早期的太阳系比现在拥挤得多,天体撞击事件在大的时间跨度内发生的概率远比现在高得多。
海洋的形成,直至稳定中间必然经历了众多波折,现如今大多数专家都认为,在地月大撞击后不到一亿年时间里,地球就变成了一个明亮的蓝色水世界,环绕着大约一英里深的海洋。
海洋的形成,让地球从太空中看,就像是一个海蓝色的大理石,现如今占据地球表面三分之一面积的大陆还未出现,有的只有孤零零的冒着热气的火山岛。
位于太阳系宜居带的黑地球形成的海洋塑造了这颗星球的最外层,它雕刻了陆地,促进了矿物王国日益多样化的演化,并造就了生物圈的起源地,慢慢的地球转变成一颗更凉爽、宜居的蓝色星球。
今天的海洋虽然面积巨大,但却只占地球总质量的0.02%,大气也只占地球总质量的不到百万分之一。可早期地球的含水量比如今的含水量其实大得多,可能是现代地球的100倍,如此巨大的成分差异揭示了地球那一段混乱与暴力的过去。
但是不可否认的是,水,从最开始就是地球故事的中心,也是地球固体表面的总建筑师。
早期海洋想象图
地球年龄,2亿年到5亿年,灰地球,最早的花岗岩地壳黑地球时期之所以没有诞生大陆,是因为彼时花岗岩还未出现,而我们如今生活的大陆几乎全都是由花岗岩组成。
花岗岩的形成需要行星表面附近具有丰富的玄武岩,以及很高的内部热量来重熔它。
最早的玄武岩地壳就像在高温熔融的地幔之上的一个吸热表层,从下方被加热并开始融化成新型岩浆,新型的岩浆成分和之前大不相同,密度比原先的玄武岩密度也小的多,因此它不可避免的被推向地表,形成了最初的花岗岩。
为什么密度和硬度更高的玄武岩诞生不了大陆?
黑色的玄武岩虽然密度比花岗岩大,但是作为最初的地壳组成直接与来自地幔的热量接触并被软化,所以它实在是无法支撑太多的地形。
花岗岩不一样,它密度比玄武岩低,以玄武岩为基石漂浮于其之上并形成巨大的山丘,它就像一个软木塞一般,悬浮在密度更高的地球之上。
可要形成现如今如此巨大的陆地,单靠地球自身的演化可能还不够。如果再加上几十亿年间巨大的小行星的不断撞击对喷涌而上的岩浆流路径的改变,这是可以达成的,慢慢地由花岗岩组成的大陆出现了。
花岗岩的出现改变了地球,成为了深植于地球的花岗岩大陆,它是地球上陆地的坚固基石。
花岗岩地貌
早期的大陆是一个整体,不像现在这样被大洋割裂成几个独立的大洲。到底是什么力量如此巨大,能够为地球大陆的运动提供动力?
答案就在于地球内部的热量。
学过物理的我们都熟知热力学第二定律:热量总是从较热的物体流向较冷的物体。
对于地球来说也是如此,地球是热的,太空是冷的。地球的热量一定会逐渐分散,它必须找到平衡点。在热传导的三种形式中,对地球来说效率最高的就是对流,像太妃糖似的软化的热地幔岩的对流。热地幔岩的循环对流给大陆板块运动提供了无穷的动力,使大陆运动成为可能。
我们有必要改变对坚实大陆的感官,地球的表面相对来说它又薄、又脆,且容易裂开并移动,就像一锅沸腾的汤上的浮渣;它就像是地球上原始的、被淹没的黑色皮肤上正在生长的灰色疮痂,不断地在加厚和生长中。
逐渐的地球大陆形成了由数十英里厚的花岗岩组成的地壳。
地球内部剖面图
地球年龄,5亿年到10亿年,活地球,生命的起源最初的5亿年,地球经历了如此大规模的变化,没有其他行星如此彻底和频繁地改变着自己的外观。
往后的5亿年,地球更是发生了惊人变化,变得不再是一个死气沉沉的行星,而是有了生命的活地球。
“有生命的是什么意思?”
生命它有一个复杂的结构,拥有移动、生长、适应和繁殖的能力,能进行新城代谢和遗传。或者说,生命是一个自我维持的化学系统,能够有新的形式,并进行达尔文式的进化。
DNA双螺旋结构
生命是如何诞生的呢?
生命诞生的前提必然是有大量产生生命分子的积木,包括糖、氨基酸、脂类等。
这些物质可以诞生在海洋、火山、云层,哪怕是在深空中,我们的地球每年都有数以吨计的富含有机物的尘埃从外太空落到地球表面。
生命分子诞生的原理,诺贝尔奖获得者米勒-尤里设计了一个简单的桌面玻璃仪器来模拟早期地球,解释说明生命的诞生。
实验中温和沸腾的水代表了冥古宙炎热的海洋,简单气体的混合物模拟了地球的原始大气,电火花则模拟了闪电。几天后,密封的无色的水变成了粉红色,然后又变成棕色,其中含有复杂的有机分子混合物。透明的玻璃变得污迹斑斑,沾满了黏稠的黑色有机污泥。
生物分子的出现和累计使得早期的地球海洋中集中了越来越多生命需要的物质。生命具体何时诞生我们不得而知,可能微生命不止一次的诞生在地球上,而后被毁灭又被诞生。
生命一旦出现,就会迅速遍布全球可生存的角落和缝隙中。5亿年的时间跨度内,生命虽然诞生了,但仍然是最原始的微生物种群,他们对地球的改变还有限。
米勒-尤里生命起源实验
接下来的15亿年的时间内,光合微生物学会了一种新的化学技巧,呼出一种极具腐蚀性的高活性气体,那就是氧气。
地球年龄,10亿年到27亿年,红地球,光合作用和大氧化事件地球氧化的大致过程是在光合作用诞生后,25亿年前地球大气中基本没有氧气,光合微生物的增加在大约22亿年到24亿年前开始,大气的氧浓度上升到现如今的1%左右。
原始的微生物变种让灰蓝色的地球诞生一些褐色或者紫色的浮渣,甚至可能出现了一些绿色的污泥,它们点缀着依旧光秃贫瘠没有任何植物的地球。
随着利用二氧化碳、水进行光合作用制造出氧气以及大气的出现,地球表面被永远的改变。植物扮演着核心角色,让我们的世界成为一个宜居的地方。
地球25亿年生日时,氧气催动地表风化开始将含铁的花岗岩和玄武岩分解成砖红色的土壤,表面由沉闷的灰色开始转变成砖红色,与蓝色的海洋和漩涡状的白云交相映衬。
我们的家园已经准备好迎接复杂生物的诞生!!!
(未完待续...)
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