两次“诞生” | 地球是怎么来的？

来源：地球杂志　　地球，是人类独一无二的家园。它到底是怎样问世的？又是如何发展沦为今天的样子？这一直是人类面对的终极科学问题之一，也是牵涉到人类存活发展与地球命运的哲学命题。当人们研究这一简单的科学问题时，无法把地球作为一个孤立无援的个体来考虑到，而必需把地球放在所处的宇宙环境之中。因为地球的问世和其所处的太阳系的构成是紧密联系的。

波兰小城托伦的哥白尼青铜像　　1543 年，哥白尼在明确提出了“日心地动说”，天体进化再一冲破了宗教的桎梏和巫术的樊笼，哲学家和自然科学家完全同时开始了关于地球和太阳系起源的科学探究。　　一时间各种假说争相纭纭，有一些诡异荒谬不能作为幻想，另外一些假说则合乎人类所了解到的太阳系的一些基本特征和事实，闪耀着科学修辞的光辉，沦为了科学史的一部分。　　太阳系的基本特征和事实主要有：①太阳系八大行星马克斯·沃夫的运营轨道都相似圆形（将近圆性），并且完全坐落于同一轨道平面上（共面性）；②完全全部行星都以同一方向绕行日运营，而且还各自以同一方向绕行轴角速度（同向性），大部分卫星也是不作同方向转动，只有金星、天王星以及天王星和海王星的部分卫星呈圆形偏移转动或呈圆形大角度横向转动；③各行星与太阳间的距离具备按近似于几何级数递减的规律；④太阳占到太阳系总质量的99.86%，可是角动量只占到太阳系角动量的1%，而99% 的角动量分配在行星、卫星、彗星和小行星中。

康德和拉普拉斯的星云说道模型　　德国哲学家康德在1755 年出版发行了《大自然通史与天体论》一书，明确提出了“康德星云说道“。　　法国天文学家兼任数学家拉普拉斯在1796 年出版发行的《宇宙体系讲解》中明确提出了“星云假说”。

　　这两种最重要的“星云假说”都指出太阳系是由星云本身的物质自行演进而渐渐构成的，但是都未能说明太阳与行星之间的角动量分配问题。　　1946 年，美国物理学家伽莫夫月明确提出“宇宙大爆炸理论”，随后获得了各种科学相比较有所不同程度的反对，沦为现代宇宙学中最有影响的一种学说。宇宙大爆炸理论模型　　“宇宙大爆炸理论”的主要观点指出：宇宙源自一个颗粒炙热的奇点，于138 亿年前再次发生一次大爆炸后收缩构成。在这个演化过程中，宇宙体系在大大地收缩，使物质密度大大减少，星体彼此追击疏远。

　　20 世纪中叶以后，天体地质学获得了更进一步发展，融合宇宙大爆炸理论，人们认识到，太阳系的天体在物质成分、结构结构及构成进化方面都具备高度相似性，应当具备联合的起源。第一块被辨识的月球陨石ALHA 81005　　尤其是太阳系内其它天体上的未知元素，在地球上都有不存在，解释太阳系的物质构成具备统一性。　　而根据地球、月球和陨石样品中所含放射性元素的同位素年龄测量，都得出结论了近似于的行星年龄，解释太阳系内行星的构成时间也具备一致性。太阳系主要行星示意图　　于是，科学界开始重新认识“星云说道”的合理成分，并展开修正。

20 世纪60 年代，英国天文学家霍伊尔等人明确提出了“磁耦合假说”，较好的说明了质量与角动量分配的对立问题，沦为目前较为合理的一种假说。霍伊尔的磁耦合假说模型　　在“磁耦合假说”中，太阳系构成的开始阶段和“星云说道”有些相近：　　太阳系开始时都是一团凝缩的星云，温度不低，扭矩也不悦，当星云开始急遽膨胀、旋转减缓，就显得不平稳，两极日渐施明德、赤道引人注目，物质最后由赤道方位向外抛，构成一个物质圆盘，而圆盘的质量只有太阳的百分之一。　　当中心体与圆盘瓦解后，膨胀构成太阳。

圆盘内物质则互相汇聚出了行星。　　星际空间不存在着强磁场，太阳的热核反应收到电磁辐射，使周围的气体云盘沦为等离子体在磁场内旋转，当太阳与圆盘瓦解时，磁致力矩而使太阳的角动量移往到圆盘上。由于角动量的移往，圆盘大大拓展，太阳则大大膨胀。太阳风与地球磁场示意图　　太阳辐射起到产生的太阳风，把重的物质发售很近挤满成类木行星，而较轻的物质没能推走之后在较近处挤满沦为类地行星，地球乃是其中之一。

　　在人类历史上，很多国家和地区的人们都对地球的年龄展开过猜测和推算出，然而都缺少科学依据。所以在大部分时间里，人类对地球年龄这一基本事实的了解都是凭空想象。直到20 世纪，地球化学同位素方法的应用于发展，为这一问题获取了科学答案。　　要必要测量地球的年龄是十分艰难的，我们可以自由选择间接途径来确认地球年龄的范围。

首先，地球上最古老的岩石会早于于地球的问世，我们可以通过测量古老岩石的年龄来确认地球年龄的上限。地球结构示意图。

其中地壳平均值厚度仅有17km（地球平均值半径6371km）　　地球的各个大陆上都不存在着一些古老而平稳的地块，这些地块上的岩石在地壳构成的初期就早已不存在。　　同位素测量年法可以准确地测量这些岩石的年龄，其中加拿大的阿卡斯约片麻岩尤为古老，岩石年龄多达40 亿年，这解释由分异起到构成的地壳最晚在距今40 亿年前就早已不存在。澳大利亚杰克山地区　　在澳大利亚杰克山的沉积岩中，科学家找到了44 亿年前岩石仅存下来的矿物——锆石，这种矿物在岩石中的含量极为微少，然而锆石的最重要特征是即使在1000℃的高温下也不更容易熔融，因此以求留存至今。记录地球44亿年历史的锆石（矿物生长构成的环带保有了44亿年的年龄信息）　　44 亿这一年龄可以代表地壳构成时间的上限。

另外，利用关于元素起源的理论可以得出地球年龄的下限。元素构成年代应该早于于地球的构成时间。

通过各种同位素金属量较为计算出来，地球的年龄的下限应当最少是50 亿年。　　然而要较为准确测量地球的年龄，就必需寻找跟地球同时构成的物质。

根据星云假说，太阳系和其中的太阳、八大行星和小行星是完全都是在刚好构成的。所以，测量太阳系中小行星布满到地球上构成陨石的年龄，可以间接测算地球的年龄。镍铁陨石（中国地质博物馆展品）　　1953 年，美国地球化学家克莱尔·彼得森利用同位素法，把铁陨石中的铅同位素比值作为初始值，把地球的平均值铅同位素比值当成现今值，通过计算出来最先测量了地球的年龄为45.5±0.7 亿年。　　后来科学家还对月球表面的岩石标本展开测量，获得月球的年龄在44 至46 亿年之间，而在太阳系内构成的陨石中未知最古老的液体碎片的年龄测量为45.67 亿年。

地球构成年龄大约为46 亿年，这个数字虽然是间接测量的，但是经过有所不同途径获得了普遍检验，渐渐沦为了人类的科学共识。地球早期环境想象图　　地球作为宇宙中迄今为止找到的唯一具备的空气、水和生命的星球。

46 亿年前的这次“问世”，只是奠下了地球的物质基础，而那份独一无二的“灵魂”，还必须此后漫长的岁月来孕育出。海底热液喷口处的赤铁矿管（细菌瓦解的化石）有可能有数十亿年历史　　地球构成之初，有可能是一个表面散发出熔融的“岩浆海”。

当岩浆海加热，结晶密度较重的矿物飘浮挤满在岩浆海的最表层，构成了最初的岩石圈。岩石圈的经典岩层　　大气圈在这世纪末有可能早已不存在，主要由氢、氦等元素构成的完整大气十分平流层，大部分逃出了地球的引力或者融合在矿物的晶格中，所以这样的“大气圈”不存在时间并不宽。如今活动轻微的地球大气圈　　以现在地球水圈的水量与火山水汽分解速率推断，地球构成早期一定不存在十分反感的火山活动。

火山活动等地球排气活动对大气圈的组分变化产生了最重要影响。火山活动的岩浆火山爆发　　其中地幔和地壳里矿物晶体中非常丰富的结构水，在火山活动中以水分子形式大量两县，最后转入大气圈，并沦为水圈的最初来源。

地中海与海边的石灰岩（沉积岩）海岸　　水的构成对于地球而言至关重要，目前最古老的沉积岩年龄近40 亿年，解释当时地球上有数水的不存在。在距今25 亿年前，海水的体积已颇具规模。水经常出现以后，才有大洋的构成、发展和进化。

河流，水圈的最重要构成　　岩石圈、大气圈和水圈的构成与发展，使得地球表层动力系统渐渐完备。在太阳能的起到下，带给各种地质、气候和水文现象，也带给了地球的第二次“问世”——生命。记述传达传送生命遗传基因的DNA双螺旋结构示意图　　生命最初的构成原因和年代，也仍然是人类科学研究的终极问题之一。

生命问世的时间一般来说指出是液态水构成以后，但是目前还没证据指出在多达40亿年前的液态水中早已有了生命。海洋，生命的发祥地　　目前地球上生命不存在的最先证据来自格陵兰地区。在格陵兰地区年龄多达38.5 亿年的沉积岩中，碳同位素碳13的含量经常出现了低出现异常。

因为生物吸取碳元素是有选择性的，即优先吸取碳12而非碳13，这就使得与自然环境比起，生物体中的碳13的含量偏高，而碳12偏高。这解释早在38.5亿年前，地球上有可能早已有了生命活动。

叠层石剖面　　虽然这一点仍有争议，但是澳大利亚的叠层石化石是证据确凿的最古老的生命，其年龄大约为35 亿年，因为此时生命的形态早已比较复杂，我们有理由坚信在此之前生命的问世和进化也早已经历了一个漫长的历程。生物圈一隅　　生命的进化沦为地质历史的最重要座标，记录并区分了此后地球演进的各个历史阶段，同时为地球源源不断的流经了生机和活力。从此以后，岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的渗入交织沦为了地球表层最独特而最重要的特征。

独一无二的地球　　地球的一次“问世”具备宇宙中行星天体构成进化的共性特征，二次“问世”就具备地球自身独有的过程和环境。这颗行星经历了储备物质和建构生命的两次“问世”，才从宇宙不计其数的天体之中，脱颖而出，沦为了我们独一无二的地球。

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