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地球诞生之谜

编译 刘远
  一片地狱般炽热的荒野,一个毫无生机的熔融行星,最终却变成了你、我和其他一切生物的发祥地。这是为什么?宇宙从何而来?地球从何而来?你我又从何而来?地球是不是宇宙中惟一有生物存在的星球?星系从何而来?恒星又从何而来?这些都是人类诞生之后就孜孜以求想要弄清的奥秘。下面,我们就引领你探寻这些问题的答案。
  
  刚刚诞生的地球是一座了无生机的“炼狱”,不断遭遇巨型小行星或彗星的冲撞,火山将大量有毒的气体喷进地球的原始大气层。然而,地球最终却变成了生命的乐土。这是怎么办到的呢?
  也许你听说过6500万年前一颗小行星(或彗星)撞击地球、导致恐龙灭绝的故事,可是你知道吗?地球形成之初,类似规模的猛烈撞击,早期地球几乎每个月都要遭遇一次。为什么我们敢这么说呢?一些证据留在了地球岩石中。这些证据显示,地球其实是一颗比我们原先想象的要复杂得多的行星。
  刚刚形成的地球远不是生命的家园,而是一座“炼狱”:满目疮痍,奇热无比,巨大的小行星和彗星不断冲撞地球,火山将大量有毒气体喷进地球的原始大气层。那个时候,月球距离地球比现在近得多,因此从地球上看去月亮也比现在大得多。
  科学探索发现,地球是在自己形成初期遭遇一系列大撞击之后才成为一颗可居住行星的。那么,地球究竟是如何从一座“炼狱”最终演变为一个生命世界的呢?我们脚下坚实的土地从何而来?我们呼吸的空气从何而来?地球上的滔滔之水又从何而来?
  
  诞生之初
  
  为了更形象地说明地球演变这一过程,我们不妨把地球的45亿年历史浓缩为一天,即24小时。
  如果把现在作为这24小时的终点,那么人类仅仅是在30秒以前才出现在地球上的,恐龙是在23时以前才出现的,首批多细胞动物是在上午9时05分出现的,在此之前大多数单细胞生物就已存在,其中最早的单细胞生物大约是在凌晨4时出现的。
  地球是在这24小时中的零点出现的,不过,暴烈的地球形成史早在这之前很久就已开始。
  最初,巨大的古老恒星因走到生命终点而发生爆炸,这被称为“超新星爆发”。这种爆发产生了我们今天已知的所有化学元素,包括铁、碳、金等,甚至还有铀和其他放射性元素,这些元素构成了星尘云。随着时间的推移,引力控制了一切,星尘云便坍缩成为一个旋转的巨大星云盘:太阳星云。
  在太阳星云的中心,温度和压力升高,太阳由此诞生。最终,氢气和氦气等轻质气体被推到太阳星云的外围,而靠近太阳的则是由重元素组成的尘埃颗粒。无数的尘埃颗粒在各自的轨道上环绕早期的太阳运行,时不时地发生碰撞。如果迎头相撞,或者撞击速度很快,尘埃颗粒就会碎裂;但如果碰撞速度不快,相撞的尘埃颗粒就合而为一。经过足够多次的碰撞之后,尘埃颗粒就聚合成鹅卵石大小;接着,鹅卵石又聚合成岩石;岩石继续聚合,聚合得越大则引力也越大;最终,引力的作用让岩石聚合成为球状的星子,其直径通常只有几千米。
  随着时间的进一步推移,一些星子变得像月球那么大。接着,它们继续聚合,最终形成最靠近太阳的四颗岩质行星:水星、金星、火星和地球。(瞧瞧你家的床底下,你多半会看到一些毛茸茸的尘球,它们是由尘埃聚集在一起而形成的。同样的事情也发生在最初的太阳系中。45亿年前,正是那些在太空中飘浮的巨大的“尘球”聚合形成了太阳系的九大行星。)
  早期的地球和现在的地球完全不一样。但是,要想知道地球最初究竟是什么样子很不容易,这就好比仅凭一个成年人的模样和体重就想知道这个人出生日寸的模样和体重。当然,照片可以记录一个人出生时的长相和胖瘦。可是,地球诞生在漫长的45亿年前,那时的一切痕迹如今几乎已全部被岁月抹掉,这是由于当时的地球是一个“火球”:一块表面岩浆汹涌的巨大岩石。因此,当时地球表面的一切几乎都已熔化,而今地球早已面目全非。所以,要想重建地球的原貌,就不能仅在地球上、而是更多地要到外太空去寻找线索。
  
  天上掉下来的线索
  
  在距离地球超过1.6亿公里的火星和木星之间,有一个被称为“小行星带”的区域,无数的小行星在这里运行。这些小行星都是塑造行星时所剩下的“边角余料”。有时,某颗小行星的残片会被敲出轨道,踏上与地球相撞的旅程。这种残片被称为“流星”或“陨星”,它们可能对地球造成剧烈撞击。陨星落到地面后,被称为陨石。
  不久前,在加拿大不列颠哥伦比亚省西北角靠近美国阿拉斯加州的一个冰湖表面上,当地的一名森林飞行员发现了一些很像是陨石残块的东西。他立即把其中的一部分残块装在一个特制冰箱里,邮寄给美国宇航局专家。邮件经过美国海关时,曾被要求解冻接受检查,因为海关人员担心来自加拿大的致命病原体之类的东西会随着这个邮件而进入美国。专家一眼就认出,这是一块碳质球粒状陨石,构成它的星尘和构成早期地球的星尘完全一样。
  这真是一个令人欣喜的重要发现,因为一般至少每几十年才可能有一次这样的机遇。于是,一组科学家迅速赶往冰湖,仔细搜寻散落在湖面上或者已埋进冰中的陨星残块。最终,他们找到了超过400个这样的残块。只要它们尚未被污染(即保持着陨星45亿年前形成时的原始状态),它们就能向我们讲述地球的起源故事。具体而言,只需通过分析未被污染的陨石样本的成分,就能知道塑造早期地球的尘埃颗粒的化学组成。形象地说,陨石就是我们窥探远古世界的一扇窗户
  从这400多个陨石残块中,可以看出这颗陨星的含碳量和含水量都很高。除此之外,已经查明这颗陨星含有至少90种元素。这也就是早期地球的“化学指纹”。另外,陨石中还包含着放射性元素,根据这些元素的衰变速度,科学家就能算出陨石的年龄。正因为大多数陨星是和行星同时形成的,并且由同样的材料构成,因此陨星的年龄和成分也就是地球和其他行星的年龄和成分。对陨石的检测发现,几乎所有陨石的年龄都是45亿年,上下相差很小。这就意味着所有的陨星和行星都在太阳系早期就迅速形成了。
  
  “铁之灾”其实是福音
  
  但是,在遭遇一系列大规模撞击之前,年轻的地球还远远没有成形。当时,地球的巨大引力将来自太空的大量残骸拉向自己,于是地球便接连不断地遭遇撞击,由此在地球表面产生了巨大的热量。与此同时,地球内部的放射性元素衰变也产生了大量的热,从内部炙烤地球。这两大热量的综合作用,无疑导致了灾难性的后果。
  还是把地球从诞生到现在看成24小时,那么,到了零点过后8分钟时,地球已变成一座恐怖的熔炉。当温度上升至成千上万度时,地球表面岩石中的铁和镍等金属开始熔化。当时,地球的外部很可能呈熔融状态,是一片“熔岩之海”,深度达成百上千公里。也就是说,当时的地球就像飘浮在太空中的一颗巨大液滴。在这种状态下,铁元素等重元素沉入液滴中心,而那

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