01地球的誕生
我們都是由星塵組成的。137 億年前,在大霹靂(Big Bang)中產生的原始氫(Hydrogen, H)和氦(Helium, He),在幾代恆星中心的核融合爐中反應,最終產生組成我們身體的碳(Carbon, C)、氧(Oxygen, O)和氮(Nitrogen, N),以及構成地球的矽(Silicon, Si)、鋁(Aluminum, Al)、鎂(Magnesium, Mg)、鐵(Ferrum, Fe)和所有其他元素。
星塵的記憶 恆星在生命的盡頭失去了外殼層,巨大的恆星無法再支撐自身重量而塌縮,引發超新星爆炸,將灰燼散落在巨大的塵埃雲和分子雲中。漸漸的,我們的太陽系在塵埃雲中誕生了。你體內的每一個分子,都含有恆星爆炸時合成的元素;手上的戒指中,每一個金原子都是在超新星爆炸中被創造出來的。 古老隕石中存在的短週期放射性同位素衰變產物表明,這些元素起源於太陽系形成之前不久的一起超新星爆炸事件。實際上,可能是這樣的爆炸,引發了太陽系星雲的最初凝聚。
吸積(accretion) 當氣體和塵埃被吸引到恆星形成區的中心時,緩和旋轉的星雲中的角動量會使星雲分子攤平成圓盤狀。在過去很長一段時間裡,這僅是理論推測,但現在功能強大的望遠鏡,可以看到吸積現象發生在其他初始 恆星雲中,如恆星老人增四(Beta Pictoris,位於繪架座)可觀測到清晰的圓盤狀星雲、星塵及岩石顆粒,圍繞著中心旋轉。透過數千個對系外行星(exoplanet)的觀察,表明行星經常同時伴隨著恆星的形成而誕生。 一般普遍認為,太陽系中的行星是透過吸積的過程建立起來的,小的岩石顆粒相互碰撞並最終聚集在一起。這過程的第一階段是最難理解的,因為將小顆粒聚在一起只會產生微小的重力,而碰撞會再次破壞它 們。可能的方式是,高密度小顆粒群的行為接近動態的流體,凝聚在一起並且偶爾能獲得足夠的能量以「飛濺」出來,而如果顆粒的相對速度夠慢,它們又會開始黏聚。一旦顆粒整體直徑達到數公尺大小,則重力作用將接手,將越來越多的物質凝聚在一起。
新星球的誕生 我們的年輕地球繼續增長,內部可能大部分是熔融的,鐵質地核被原始的矽酸鹽地殼所包圍。一旦增長到目前質量的40%,地球自身的重力將有助於保持大氣層;而從地核旋轉產生的磁場,可能偏轉了來自太陽的粒子,起了保護的作用。初始的地球大氣,主要由氮氣、二氧化碳和水蒸氣所組成。 在接下來幾章中,我們可以看到吸積作用繼續進行,並最終形成了月球。隨著新生地球的冷卻,表面可能已存在液態水。一些水蒸氣可能是來自火山噴發的氣體,但絕大部分是隨著冰冷的彗星落到地球上,或來自流星及小行星。吸積作用直到今天仍在進行。若你在一個晴朗的夜晚出門,你可能會看到美麗的流星,每顆流星都不及一粒沙子或米粒大,它們在通過大氣層時燃燒,但最終會進入地球。每年落下的流星總重量在4萬到7萬噸之間,地球誕生的過程仍在進行著。
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