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造一个地球需要多久?

记得电影《银河系漫游指南》,片中充满了神奇色彩的行星工厂,向外输出着一个个充满生机活力的星球。

那么在大自然中,造一个地球,需要多久呢?

最近,来自哥本哈根大学的学者,通过研究地球和宇宙中铁的同位素,发现地球的形成,比原先我们想的要快得多。这个发现,让我们对行星形成的原因,行星上水的存在和生命孕育的可能性,有了新的看法。

行星形成假想图

原先,人们普遍认为,地球是在太阳形成之后,由星际尘埃、陨石块以及小行星,随机碰撞,并在引力的作用下,经过几千万年的时间逐渐形成。

行星形成中的随机碰撞

小行星的撞击及聚合

如果把太阳系46亿年的漫长历史比作1天的话,几千万年相当于5-15分钟。

在哥本哈根行星研究团队的最新理论中,地球只花了500万年时间,就形成了今天的雏形。对于整个宇宙来说,500万年只是白驹过隙。如果用刚才24小时比喻的话,我们的地球,在太阳形成的90秒后,就已经形成和今天大小相近的球体,并且稳定围绕太阳运动了。

那么地球是怎么在这么短的时间内形成的呢?

近来科学界有一个关于行星的新理论,行星是在宇宙尘埃的吸积盘中形成的。地球的快速形成,正是这个理论的有力支持者。不要急,容我慢慢道来。

太阳系早起的恒星吸积盘

首先要解答第一个问题,什么是吸积盘呢?

根据教科书的解释,吸积盘是由星际气体、尘埃、碎屑以及小行星等物质构成,并围绕中心球体螺旋状下落运动到中心的结构,就像河流中时常见到的漩涡一般。最典型的例子,就是我们在星际穿越中所看到的黑洞,它的四周就是耀眼的吸积盘。

黑洞四周的吸积盘

在太阳刚形成不久,星际空间中的气体、尘埃、碎屑、小行星,在太阳四周逐渐形成巨大的吸积盘。吸积盘中的物质,随着运动,不断向中心掉落,并被太阳吞噬。

随着尘埃、碎屑等微小物质的不断汇集,行星胚胎快速长大,就这样,地球诞生在了吸积盘中。由于地球形成后,自身就有较快的角速度,不仅不会掉落,反而开始了稳定的公转。

诞生初期的地球,遍布陨石雨

为什么科学家那么肯定,地球是在吸积盘中快速成长的呢?太阳系中铁同位素的精确测量,提供了有力的证据。

哥本哈根大学的科学家们发现了一种被称为CI的易碎陨石,它的成分几乎和地球组成一致。而这种陨石中的星际尘埃,就是当年形成围绕太阳吸积盘中最主要的成分。在吸积盘孕育地球的500万年中,地球的铁质内核逐步成型了。

铁陨石

另外,科学家们还分析了来自火星的陨石,发现这种陨石中所携带的铁同位素,是和CI陨石不一样的,这也导致了原始地球的成分,具有不同的铁同位素。

在太阳形成的数十万年后,太阳的温度逐渐降低,大量流离的CI陨石及尘埃从太阳的外层空间逐渐进入到形成地球的吸积盘附近。逐渐地,这些尘埃融入了地球胚胎,成为了地幔的一部分。进而增加了地幔中铁元素的含量,这只有在早先地球的铁核已经形成的前提下,才会发生。

太阳吸积盘假想图

如果地球仅由尘埃碎屑及小行星随机撞击而成的话,那么大地中铁元素的组成不可能只从一种陨石而来,我们将会得到有着很多东西的混合物。

上面的这个假设,已经从太阳系之外观测到的多个行星上得到验证。

宜居星球假想图

变化万千的宇宙中也在时刻产生着新的行星,如果将地球形成的理论推及到更广阔的星际空间,行星上存在水的可能性将大大增加,进而行星上孕育生命的概率将会超出之前的估计。

这个理论,让我们对宇宙有了更多的期待。

注:部分图片来自网络,侵删


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