地球是怎么形成的

Question

如题所述

Answer 1

这个不是一句两句能说清楚的。
当我们拥有了较为完整和清晰的太阳系模型后，我们就有可能进一步对地球的形成进行探讨。在已掌握的知识基础上，我们自然不会再认为地球的形成是完全孤立和自发的，因为太阳作为太阳系大家庭的一员已经相当明确了。但是，我们有理由对46 亿年前地球及太阳系中其他星体的成因提出质疑。
法国自然科学家乔治·路易斯·布丰没有依据《圣经》的故事解答这个问题（《圣经》当然没有任何的科学依据）。这位自然科学家早就认为地球已存在了7.5 万年了。1749 年，布丰解释说，包括地球在内的行星和巨大的太阳间存在着“亲缘”关系，正如小鸡同母鸡的关系一样。也许，他曾想到地球是太阳生出来的。
布丰曾认为太阳与其他巨型的天体产生过碰撞，在碰撞过程中散落下来的碎块，冷却下来以后，形成了地球。这种假设很有意思，只是没有说明其他行星及太阳形成的原因。或许太阳原本就是存在的。
我们需要一个更合理的解释，在开普勒描绘了太阳系的宏图后，这个系统的概貌就非常明确了。所有的行星几乎是在同一平面上运行的（这一套完整的太阳系模型类似于一个巨大的比萨盒），而且是沿着一个方向绕着太阳转，就像月亮绕着地球旋转或土星的卫星绕着土星旋转一样。另外，这些星球也绕着自己的轴做定向的自转，太阳亦是如此。天文学家们由此得到启迪，他们相信，如果太阳系不是来自于同一物体，就不可能呈现出这么多的相似之处。
在研究地球的成因之前，首先要探讨太阳是怎样形成的。这一研究的结论不仅仅用于其他行星上，而且对宇宙间其他星空的形成有参考价值。1611 年是早期望远镜试用时期，德国天文学家赛芝·马吕斯在观察中发现仙女星座上有一团发亮的朦胧物，我们称它为仙女座的星云（星云是拉丁语，意思是“云彩”）。1694 年，海更斯（钟摆的发明人）观察猎户星座时也发现了相似的星云，这就是猎户座星云。此后，其他的星云也被发现了。
人们曾推测，这些发光的星云是多种灰尘和气体的组合物，而这些组合物尚未聚合成真正的星体。1755 年德国哲学家埃马谬洛·康特在他的著作中设想过，所有星体的雏型就是这些星云，他认为星云可以靠自身的力量慢慢地聚在一起，并慢慢地开始转动。当星云聚集时，中心部分就形成了恒星，外围的部分就形成了行星。这种设想基本上解释了行星运行在同一平面上，且公转和自转的方向一致的道理。
1798 年，法国天文学家帕瑞·赛芝·德·拉普拉斯很可能不了解卡特以前所做的工作，他在一本著作中描述了同样的观点，只是他写的内容更详细。他认为星云在慢慢地收缩，在星云收缩的过程中，星云旋转的速度迅速地加快。其实这个设想并非是拉普拉斯的创举，收缩只是引力作用的结果而已，在太阳系里这已是司空见惯的现象，即作功现象。每个滑冰者都曾有这种尝试。当你在冰面上旋转时，把胳膊收得越紧，自身旋转的速度越快。星云在收缩中，它的旋转速度越来越快，其中心部位向外凸起并且脱离了原位置。该过程并非虚构，它是离心力作用的结果，这种现象在地球上随处可见。拉普拉斯设想的那些“脱落”的部分聚集在一起，最后形成了一个行星。此时，稍靠中心的星云仍在聚集，从而诞生了另一颗行星。这样继续下去，一颗颗行星渐渐形成了，它们沿着同一个方向转了起来。最后在中心区剩下的部分形成了太阳。由于卡特和拉普拉斯是以星云的收缩理论为依据解释太阳系形成过程的，所以称这一假说为“星云假说”（这一理论未能以充足的理由证明）。
一个世纪以来，天文学家们对“星云假说”这一理论还是满意的。遗憾的是，这一理论的不足之处也相继显露出来。其原因来自“角动量”这一概念。角动量是度量物体旋转能力的一个物理量，该物体既有绕自转轴的转动，还有绕公转轴的转动。木星在绕自己的轴自转时，也在绕太阳进行公转。它的角动量是巨型太阳角动量的30 倍，而所有行星角动量的总和是太阳角动量的50 倍。如果太阳系形成初期只是单一的带有角动量的星云的话，怎么会在那么小的质量上集中了那么多的角动量，并在释放之后形成这些行星呢？天文学家没能在“星云假说”中找到答案， 于是开始寻求其他的理论了。1900 年，美国科学家托马斯·卓乌德·章伯伦和弗瑞斯特·雷·摩尔顿在研究中重新拾起布丰的理论。他们认为，在很久很久以前，当另一颗星体经过太阳附近时，在引力的作用下，彼此间各有一部分脱离了它们的母体而形成了新的个体，这些新个体在引力作用下急剧地旋转，从而获得大量的角动量。这些个体分离后渐渐冷却下来，体积也随之减小，成为固体或是微星，微星在进一步碰撞时形成行星。来自两颗星体的物质聚集在一起，形成行星家族，这一假设称为“微星学说”。
上述两种观点存在着重要的不同点。如果“星云说”是正确的，则每个星体都可以形成行星；如果“微星说”是正确的，只有恒星经历过碰撞后才能有条件形成行星，而恒星间的距离是很远的，且移动又相当缓慢，与其距离相比，它们之间的碰撞是极为罕见的。于是，两种观点的区别在于：“星云学说”认为许许多多的星系可以形成，而“微星学说”认为只有在极少数的恒星中才能形成星系。
正如事实表明的那样，“微星说”也是不合理的。1920 年，英国天文学家阿瑟·斯坦莱·爱丁顿指出：太阳内部的温度比人们想象的要高得多，从太阳上分离下来的物质（或从其他恒星上掉下来的物质）都很热，以至于它们尚未来得及冷却形成行星时，就扩散到宇宙空间去了。美国天文学家莱曼·斯皮特泽在1939 年做出了令人信服的展示。
1944 年，德国科学家卡尔·夫兰垂·克·冯·韦茨萨克重拾“星云假说”，并将这一理论进一步发展、提高。他认为旋转的星云是逐级收缩而形成行星的，首先是第一颗，然后是其他颗依次而成。天文学家们可以把星云中的电磁作用考虑进去（在拉普拉斯时代，电磁现象还未被发现），以此解释角动量是以什么形式由太阳转移到行星上去的。
顺便提一下，由微星形成行星的过程中，地球内部的热呈何种状态？微星移动速度非常快，它蕴藏着巨大的动能，在碰撞过程中，运动暂时停止了，于是部分动能变成了热能，而后又开始运转形成行星。动能转换成的热能相当大，这就是地心温度达到5000℃的原因。很明显，星体越大，能量转化的程度越高，形成行星后的核心温度越高；同理，星体体积越小，所蕴藏的动能越少，形成行星时核心的温度就低。可以肯定，月球中心的温度要低于5000℃，其原因就是它比地球小得多。而木星呢，它比地球大得多，它是这几颗行星中最大的一颗行星，肯定地讲，它核心的温度要更高一些，有些预测认为木星核心温度可达5 万℃。到目前为止，“星云假说”理论还是令人满意的。

在浑沌初开时……科学家无法绝对有把握地接着这句话写下去。这好比要一个孩子描述自己出生的过程或胎儿的生活一样难。各种宗教经典有关开天辟地的解说，话说得很牵强，而且各种说法也不尽相同。然而有些说法倒非常接近科学家对地球起源的概念，至少可以说，接近科学家根据古老岩石中所找到的证据而作出的解释。
我们探索地球起源时，必须同时设法解释太阳系的起源，因为地球的历史与地球近邻的历史有密切关系。一七五五年，德国哲学家康德发表了一套天体论说，认为太阳系最初是一团浩瀚无边、由尘与气形成的冷云，不停旋转。今天的天文学家都接受这种说法。他们利用非常强力的现代望远镜，看到遥远星际间漂浮着暗黑的尘云。这种云甚至现在看来犹如康德想象中的太阳系旋转云。
一七九六年，与康德同时代的法国数学家拉普拉斯把康德的概念又推进一步，解释太阳系怎样由这一团云形成的。拉普拉斯假设，这一大团云受宇宙力的作用而旋转，同时受本身物质的引力作用而渐渐收缩。收缩中的云间歇地向太空散发无数粒子幕，粒子最后凝聚成行星。在此期间，云团的中心也在本身引力的作用下，收缩成太阳。拉普拉斯的概念虽然可使人折服，可是已被后期发现的基本物理定律所推翻。据这些定律推断，收缩中的太阳，体积越来越小时，旋转会越来越快，假如一直维持到今天，太阳自转的速度就会比目前快得多。
拉普拉斯凭丰富想象力建立的学说，经证明有不少缺点后，天文学家就提出一些其他似乎可认可的说法。其中一种学说假定太阳最先产生，还没有行星。后来，太空中有另一个星球从太阳附近掠过，把一长条物质扯了出来。掠过的星球继续飞行，这些物质于是凝聚成太阳系的行星。可惜的是，仔细分析显示，从太阳扯出的这种炽热物质会消散掉，不会形成行星。即使在某种未知的过程下凝聚成了行星，运行的轨道也会远较今日太阳系中的轨道为不规律。另一种学说认为，在太古的宇宙中，太阳有一个孪生伴星，一个掠过的星球与太阳的伴星相撞。在撞击下产生的碎块，就可能形成几颗行星，环绕着留下来的太阳运行。但散布太空的星宿相距那么远，这种碰撞极不可能发生。即使真的发生了这种灾难，星球爆炸时产生的炽热和可挥发性物质，似乎也不可能直接形成行星。“偶遇”与“碰撞”两种学说，也都无法解释另一现象：很多行星又怎么会有卫星。
今天，在天文学家、数学家、化学家和物质学家的联合努力下，已经出现一种新学说，称为“星云说”或“原行星说”。这个新假设说为许多似是全然相异的物质怎样形成的细节，作出统一连贯的解释，因而多数宇宙论学者已经相信，新假说至少能正确地说明宇宙演化的概况。
“原行星说”重提康德及拉普拉斯的说法，假设目前是太阳系领域的太空中，过去有过一大片气云弥漫其间。这种气是由“宇宙混合物”组成，即宇宙到处都有的气分子混合物。每一千个原子中，九百个是氢，九十九个是氦，其余三个原子是较重的元素，例如碳、氧、铁等。原生云慢慢开始转动。旋转情形大概并不是平稳的，据最近利用射电望远镜观察遥远太空中类似气云所知，天文学家相信在旋转时必有湍流。事实上，旋转中的云看来像一个旋涡，而整个气团在太空中转动时，不断有局部的小涡流出现。中央部分的一个大涡流，比云团其他部分收缩得较为迅速，形成一个黑暗而密度较大的物体，即“原太阳”。
环绕原太阳的云团中，在冰冷深处某些气的原子结合成化合物，例如水和氨。固态的尘晶慢慢结成，铁和坚硬的矽酸盐等金属晶体也是一样。云团旋转时受到引力与离心的作用，逐渐成为巨大的扁平圆盘。假如我们能从遥远处观察当时情景，就会看到一个好象转动中的大唱片的东西，中央那个小洞就是原太阳所在。
在这个转动的圆盘中，局部涡流继续出现。有些旋涡必在碰撞时破毁，有些被原太阳逐渐增强的引力弄散。就某种意义来说，每个小涡流都在不停地挣扎图存。面对这种破坏力，涡流要保持不破不散就得聚集足够数量的物质，作为本身的重心。在这个旋转体系内的存亡战中，有些局部涡旋获得物质，有些失掉物质。环绕前太阳终于产生了一系列旋转的圆盘。每个都是一颗原行星。
这些原行星都大得足以在本身引力场内合为一体。每颗行星在太空中环绕太阳运行时，都像一名清道夫，把原来云团里的剩余物质扫清。
在这个阶段中，原太阳的核心开始热核聚变，放出大量的能。原太阳也开始发光。初时，间歇地“燃烧”，呈暗红色。最后成为我们今天看到的金黄色恒星。别忘了原太阳直径比任何原行星直径大一百倍左右。原太阳成为恒星而非行星，当然是由于体积有这么巨大的差异。原太阳的强大引力，足以把轻的氢原子吸住，留在内部，触发热核聚变。较小的原行星，则不能起这种作用。
然后，在原太阳领域内的某处，出现一团含有冰冷粒子与固体碎块的旋转云，即一种宇宙尘暴，原地球就这样诞生了。稍后，由于水与冰分子内聚引力作用，这些物质才能凝聚成球状。原地球沿轨道绕太阳运行时，其引力继续收集更多物质。地球和其他行星就是这样在太阳系领域内积聚冷尘的过程中形成的。
在成长中的原地球逐渐热起来。地球继续收集新物质，新物质撞及地球时发出的能量产生热，其中一部分留在地球里。引力作用也使地球凝缩，产生更多热。地球内部的放射性元素逐渐开始蜕变，成为第三个热源。经过亿万年后，地球的温度高得足以使铁、镍等重金属下沉，构成熔融的地核。从地表裂隙逸出的水汽和气体，构成地球的大气层，另一个主要热源——太阳光，这时也会发生作用了。
太阳的辐射这时以全力冲击地球，破坏了原始大气中的分子化合物，还把它驱散进入太空中。因此，大气中的氢和其他轻元素，大部分逃离地球散失了。这个过程终于使宇宙中较重和较稀有的元素密集在一起，而这些元素是构成岩石、植物和人体所不可或缺的。由于亿万年来如氢等许多轻原子逸入了太空，地球此时的质量，比尘云凝聚为原地球时，约减少了一千倍。
月球的起源至今仍然可算是个谜团。我们确实知道，月球和地球都是在太阳系中同一个太空区域形成的。研究月球的科学家认为，月球是从地球分裂出去丽形成的，或者是那些环绕着地球运行的小粒子积聚而形成的，后者的可能性更大。我们确实知道，月球是一度发生过宇宙大剧变的星球，但是现在已经完全静止了。进一步从事太空研究后，月球之谜最后必会获得解答。
地球的历史发展到这个阶段，差不多可以由地质学家着手研究了。地球停止自太空轨道上收集碎物后，表面逐渐冷却下来，变成固体。岩石外壳形成，陆块也出现。但是，地球那时还未能维持我们今天所认识的生物；地表还是太热，不适宜有机体生存，而且大气中也充满有毒的甲烷和氨。熔岩从地壳裂罅流出，使藏在地球熔融内部的水蒸气得以冒出来。事实上，许多地质学家以为，目前各海洋里的水，大部分由这种早期的火山活动带到地表。这些水原来都是凝于冰尘中的。
地球上的火山活动减缓时，太阳的强烈紫外线辐射，把大气里的一部分水分子分解成氢原子和氧原子。地球的引力不足以留住在地球。地球大气演化过程中，虽然释出一些游离氧，但甲烷和氨等气体必然仍长期占优势，因为今天大气中的游离氧，大部分已知是植物（包括湖泊与海洋里的藻类）光合作用的副产品。
地球继续散发热量，逐年冷却下来，而原太阳也渐渐燃烧，到了我们今天所见的明亮程度。过了不久，地球的大气冷却后，使空气中的水汽凝结成雨点，降回地表。最初，雨点滴在灼热的地表上，又汽化为嘶嘶的水蒸气。到后来，地球终于冷却下来，在地表上蓄水成池。没多久，冷却中的大气开始大量降雨。全球各地的水，可能都是一次长期倾盆大雨时降下的。起伏不平的地壳上，低洼地区逐渐注满了水，地表上于是出现海洋。
虽然科学家一般都相信，我们居住的地球经历过上文概述的形成过程，但是无人能断定确切年代。原地球大概在四十六亿年前，发展成现在的大小和形状。其后可能再过于十五亿年，地球上的环境才适宜早期的生物生存。生物的演化，自然是另一回事。这篇文章就是想说明大自然怎样为生物安排一个生存环境。

Answer 2

在约100亿年以前，有一大片冷却的尘埃微粒涡旋在宇宙中间。
这些微粒互相吸引，慢慢地聚集在一起，形成一个大的不停的旋转的圆盘，随后又甩出许多圆环。同时猛烈的转动使埃微粒达到自热程度，中心的圆盘变成太阳，外围圆环的微粒形成一个 个由气体和熔液构成的巨大火球。然后开始冷却，并凝成固体。大约到40~50亿年前后，这些火球变成现在的地球、火星、金星等九大行星。

地球是太阳系的一个成员。太阳系家属由太阳、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星以及50万颗小行星、卫星和彗星组成。太阳是太阳系的家长。太阳系在形成之前，是一片由炽热气体组成的星云，当气体冷却引起收缩时，使得星云旋转起来。由于重力的作用，气体和风吹草动心收缩，旋转速度加快，星云变成扁的圆盘状。我们知道，现代家庭中洗衣服使用的洗衣机，有一个脱水机，把湿衣服放进去，脱水机快速旋转起来，衣服内的水分就会被“抛”出去，湿衣服变成了干衣服。把水抛出去的力，就是水滴在做圆周运动时产生的离开中心的力，叫离心力。同样道理，当旋转的星云边收缩边旋转，周围物质的离心力超过了中心对它的引力时，就分离了一个圆环来。就这样，一个又一个圆环产生。最后，中心部分变成太阳，周围的圆环变成了行星，其中一颗就是地球，地球是在四五十亿年前产生的。

约在50亿年以前，银河系中存在着一块太阳星云，它是一团尘、气的混合物。在它的引力收缩中，温度和密度都逐渐增加，尤其在自转轴附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太阳。其余的残留部分围绕着太阳形成一个包层。由于自转，这个包层沿着太阳的赤道方向逐渐扩展，形成一个星云盘。星云中较大的颗料叫做星子。在引力、离心力和摩擦力的作用下，星子和尘埃物质向星云盘的中间平面沉降，在那里形成一个较薄、较密的尘层。尘层是一个不稳定的系统，在太阳的引力作用下很快瓦解成许多小的团块，由于自身的引力又积聚成小行星大小的第二代星子。由尘层形成第二代星子，估计约需1万年。

第二代星子绕太阳运行时常发生碰撞。碰撞时，有的撞碎，有的合并增长。当一个星子增长到半径约几百千米时，它的引力就足以干扰附近星子的运行而使它们靠扰。星子越大，它的引力也越大，体积的增长也越快。大星子很容易将它附近的较小星子吞并而积聚成一个行星的核心。在尘层中，只有几个星子能增长成为行星，其余都被吞并。

地球形成时基本上是各种石质物的混合物。初始地球的平均温度估计不超过1000℃，所以全部处于固态。形成后，由于长寿命放射性物质的衰变和引力位能的释放，内部慢慢增温。当地球内部开始出现熔融的物质，重力分异作用就开始，液态的铁元素逐渐流向地心，形成地核，地幔的表层也逐渐分异出一层薄薄的地壳。一个具有分层结构的地球开始形成。

地球科学家认为地球至少有46亿岁。人类有文字记载的历史只有几千年。那么，我们是怎样知道地球年龄的呢？

推算地球年龄，主要有岩层方法、化石方法，上世纪三十年代发现了元素的放射性,诞生了科学的测年方法。

放射性测年相比其他方法精度高，更加准确。它主要是利用它们的半衰期，通过测量放射性元素衰减以后的含量来确定它们的绝对或相对地质年龄。根据测量鉴定，地球上最古老的岩石，是在格陵兰岛西部戈特哈布地区发现的阿米佐克片麻岩，年龄约有38亿岁。而太阳系的碎屑，年龄都在45亿年－47亿年之间。因此认为，包括地球在内的太阳系成员大都在同一时期形成。地球的年龄估计约有46亿年。这是个天文数字。但在宇宙中，比地球年龄大的星球还多着哩。

依照人类历史划分朝代的办法，地球自形成以来也可以划分为5个"代"，从古到今是：太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。有些代还进一步划分为若干"纪"，如古生代从远到近划分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪；中生代划分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪；新生代划分为第三纪和第四纪。这就是地球历史时期的最粗略的划分，我们称之为"地质年代"，不同的地质年代人有不同的特征。

距今24亿年以前的太古代，地球表面已经形成了原始的岩石圈、水圈和大气圈。但那时地壳很不稳定，火山活动频繁，岩浆四处横溢，海洋面积广大，陆地上尽是些秃山。这时是铁矿形成的重要时代，最低等的原始生命开始产生。

距今24亿年－6亿年的元古代。这时地球上大部分仍然被海洋掩盖着。到了晚期，地球上出现了大片陆地。"元古代"的意思，就是原始生物的时代，这时出现了海生藻类和海洋无脊椎动物。

距今6亿年－2.5亿年是古生代。"古生代"是意思是古老生命的时代。这时，海洋中出现了几千种动物，海洋无脊椎动物空前繁盛。以后出现了鱼形动物，鱼类大批繁殖起来。一种用鳍爬行的鱼出现了，并登上陆地，成为陆上脊椎动物的祖先。两栖类也出现了。北半球陆地上出现了蕨类植物，有的高达30多米。这些高大茂密的森林，后来变成大片的煤田。

距今2.5亿年－0.7亿年的中生代，历时约1.8亿年。这是爬行动物的时代，恐龙曾经称霸一时，这时也出现了原始的哺乳动物和鸟类。蕨类植物日趋衰落，而被裸子植物所取代。中生代繁茂的植物和巨大的动物，后来就变成了许多巨大的煤田和油田。中生代还形成了许多金属矿藏。

新生代是地球历史上最新的一个阶段，时间最短，距今只有7000万年左右。这时，地球的面貌已同今天的状况基本相似了。新生代被子植物大发展，各种食草、食肉的哺乳动物空前繁盛。自然界生物的大发展，最终导致人类的出现，古猿逐渐演化成现代人，一般认为，人类是第四纪出现的，距今约有240万年的历史。

人类居住的地球就是这样一步一步地一直演化到现在，逐渐形成了今天的面貌。

Answer 3

是由宇宙的小颗粒形成的