De aarde, een kleine geschiedenis

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• 截至现在，我们已经聊了地球主体构成的原因，但对生命来说最关键的要素 一海洋中的水和大气中的气体，又是怎么来的呢？行星科学家一度假设，地球上的空气和水主要源自地球形成后期掉落在其上的彗星。彗星是早期太阳系里的“天外来客”，常被称为“脏雪球”。它们的主要成分是冰，仅有一小部分是岩石物质。得益于科学家对彗星的最新研究进展，我们如今能够通过试验来验证关于彗星起源的假设；试验的“灵感”则来自氢元素的同位素。对于水中以及地球上其他含有氢的物质中氢元素和氘元素（前面我们提到过，氘是氢的同位素，其质子、中子和电子数均为1）的含量比例，我们已经有了一定的了解。按理说，如果彗星是地球之水的来源，那么，它内部的氢氘含量比例应该接近我们对水的检测数值。但很遗憾，对彗星的检测结果并不符合试验的预期：彗星中氢元素独特的化学性质表明，它们在地球水中所占的比例不超过10%。 而地球上剩余的水、大气中的各种气体，以及我们身体里的 碳，都来自一些参与过构建地球的陨石，尤其是某些被认为在地球生长后期“到访”的特定球粒陨石。其中，一组碳质球粒陨石尤为值得关注，因为它们含有3%一11%的水分，主要是以化学方式结合在黏土或其他矿物质化合物中；此外，它们还含有大约2%的有机物质（由碳元素、氢元素组合而成的分子），其中包括构成蛋白质的氨基酸。这说明球粒陨石为地球带来了水和碳；并且，球粒陨石通过了彗星没有通过的氢同位素试验。因此，更有可能的情况是，各种各样的球粒陨石为我们提供了大部分岩石、水和空气，成就了我们称之为“家园”的地球。 在早期的地球上，高温会驱动地球内部的水蒸气、氮气及二氧化碳，形成一层温度高、密度大的气层，可能比我们今天大气层的密度大上百倍。然而，当地球逐渐冷却下来，大部分水汽又慢慢凝结为液体，最终以雨水的形式落到地球表面，形成海洋。与此同时，大气层中有部分二氧化碳与岩石、水发生化学反... (查看原文)

  麒麟 2024-11-08 12:23:52

• 产物。支持该解释的论据大多来自宇航员从月球表面各处采集到的样本。没想到，那些样本中真的包含39亿年前频繁撞击的证据。起初，科学家认为这不过是陨星撞击过程中的某一次“尖峰蜂时刻”，因为对太阳系模拟测试的结果显示，在土星与木星轨道形成的过程中，可能有许多来自外太阳系的物质被土星和木星逐出轨道，形成了数量众多的流星体。不过，一些行星科学家对此有不同看法。他们认为，那些支持39亿年前密集撞击期的月球采样其实都来自某一颗陨星制造的大撞击，而非多个陨星同时撞击的结果。另一些科学家则坚持认为，39亿年前的密集撞击期标志着太阳系从猛烈碰撞转向宁静的漫长过程的开始。最新的太阳系动力模拟结果是支持“后期重轰炸期”这一说法的，但它也表明，密集撞击的发生时间可能远比39亿年前要早。目前，许多科学家都相信，从43亿一42亿年前开始，能够导致海洋水分蒸发的陨星撞击便不再对地球构成威胁。 地球的诞生可谓一出持续了1亿年的大戏：它源自古老的恒星物质，后经过积聚、熔化、分层，最终形成了我们这颗星球的内部结构、海洋和大气。44亿年前，地球终于成为一颗沐浴水中且外层被气体覆盖的岩石星球。陆地已经开始形成，不过面积都很小，或许几乎被海洋淹没。在我的想象中，早期地球看起来就像把印度尼西亚铺满整个球面：海面之上浮出许多火山口，如现在大陆一般的地块则极为有限。彼时，地球被一层厚厚的气体包裹着，但其中并没有氧气，所以，如果真有人穿越回那个时候，他们也待不了多久。虽然当时的地球已经有一些 与今日相似的特点，但它还未长成我们现在所看到的样子。我们所熟悉的大块陆地、可供呼吸的空气一还有生命一 都尚未出现。 (查看原文)

  麒麟 2024-11-08 13:10:16

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