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你所不知道的地球:地球七大未解之谜

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时间:2016-07-19 点击量:

导读:虽然我们称之为我们的家园,但是我们依然对它知之甚少。它是怎么在一团尘雾中形成的?它是怎样驾驭自然界生命的?深入它的内核,那里又是怎么运转的?关于这个美丽而又迷幻的世界,科学家会对这些基本问题做出解答。

  1. 地球是怎样把所有好东西尽收囊中的?(by Stuart Clark)

  环顾我们的太阳系,大部分人都会想当然地认为,它的八颗行星不过是漂浮其间的八个截然不同的个体罢了。然而在比45亿年前更远的过去,它们都是由一些环绕太阳的星云所构成的。这些星云由星际气体和尘埃所组成,在引力作用下围绕着太阳的中心旋转。灰尘碰撞并互相粘在一起形成一些碎块,体积和质量不断增大,同时也形成越来越大的引力场。这些碎块之间进一步碰撞并结合,最终形成了我们现在所看到的这些行星。

  上面说的仅仅是个概况,而在地球生命形成的早期阶段究竟发生了什么,依然是个谜。而解决这个问题的基础就在于理解地球为什么适合生命存活?我们都了解,与太阳保持适当的距离使地球获得了恰到好处的光和热,这就满足了植物生长的需要。可是仅仅有这个是不够的,假如没有碳、氢、氮、氧、磷和硫这些组成生命的主要元素,假如地球表面没有液态的水,生命如何能够最初形成并发展演化呢?这么看来,地球不过是在化学成分上比它的其他行星邻居更适合形成生命。那么,地球是怎么把这些所有的好东西尽收囊中?

  因为距离太阳的远近不同会导致星云内部温度差异,这些差异使不同的元素分别富集起来。而接下来会发生什么?这些元素是怎么进一步聚集形成了行星?为了解决这个问题,我们必须找到最初形成行星时的证据。地球上的岩石在久远的历史年代中被多次挤压、熔融和风化,我们现在看到岩石的已经不是其最初产生的样子;而太阳系的其他行星距离太远,很难取到合适的岩石样品;因此,我们只能寄希望于陨石。这些陨石与太阳系的行星同时形成,并且在漫长的历史岁月中基本没有被改造,所以它保持了行星最初形成时候的信息。可惜的是,我们只能被动地等待它从天而降。

  有一种陨石被称为球粒陨石,它们的组成成分在很多方面与我们的地球非常相似,这表明最初它们可能与地球是由相同的物质构成的。但是,这里面也有一些差别无法解释。比如,球粒陨石的氧同位素组成与地球就差别很大,这个问题就没有人知道为什么。但是因为氧元素作为地壳含量最高的元素,占了地壳质量的一半左右,所以我们无法忽视它。

  另一个未知问题是,地球是怎么获得了生命赖以生存的水?因为距离太阳很近温度较高,所以水分很容易在行星形成的时候被浓缩分异出去;再则,在形成月球的那一场大碰撞中,地球上的水也很容易被蒸发干的(见“地球的未知年代发生了什么?”一节)。目前主流的解释是,地球上的水来自太阳系外的冰彗星,这颗冰彗星在“后重轰炸期”撞击地球,携带的水以降雨的形式落到地球上。但是,实际上并也没有真正确凿的证据表明,地球上的水到底是从哪里来的。