地球的起源是什么?
地球形成于几十亿年以前,初期的痕迹在地面上已很难找到了,以后的历史面貌也极为残缺不全。
若想从地球面貌往前一步一步地推出它的原始情况,困难极大。任何地球起源的假说都包含有待证明的假设。正由于此,不同的假说常常分歧很大。
2000多年来,地球起源的假说曾提出过几十种。到了人造卫星时代,可直接探测的领域已扩展到行星际空间。这个问题的探索也进入到一个新的活跃阶段。
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,以致原始地球所含的铁元素转化成液态,某些铁的氧化物也将还原。
地球起源早期假说主要分两大派。一派认为太阳系是由一团旋转的高温气体逐渐冷却凝固而成的,称为渐变派,以康德(I.Kant,1755)和P.S.拉普拉斯(1796)为代表。
另一派认为太阳系是由 2个或 3个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的,称为灾变派。这派的代表最早是布丰(G.L.L.Buffon,1745),以后是张伯伦(T.C.Chamberlin)和摩耳顿(F.R.Moulton,1901),还有金斯(J.H.Jeans,1916)Sir H.杰弗里斯(1918)等人。
早期的地球起源假说主要是企图解释一些天文现象,如:
① 轨道规律性 大行星的轨道都几近圆形,轨道平面和太阳赤道面很接近。相似的情况也存在于有规律的卫星系。
② 两类行星 行星的性质明显地分成两类:内行星(水、金、地、火)的质量小、密度大、卫星少;外行星(木、土、天、海)的质量大、密度小、卫星多。
③ 角动量的分布 对太阳系来说,太阳的质量占全系质量的99%以上,但它的角动量却还不到全系的1%。以单位质量所具有的角动量而论,行星的比太阳的大得多。通过怎样一种作用才能使一个原来大致均匀的统一体系变成这样一个系统,是太阳系起源假说所必须回答的问题。
原始大气的主要成分是氨、氢、甲烷、水蒸气。水是原始大气的主要成分,原始地球的地表温度高于水的沸点,所以当时的水都以水蒸气的形态存在于原始大气之中。地表不断散热,水蒸汽被冷却又凝结成水。
以后地球内部温度逐渐降低,地面温度终于降到沸点以下,于是倾盆大雨从天而降,降落到地球表面低凹的地方,就形成了江河、湖泊和海洋。科学家称那时的海洋为原始海洋。原始海洋盐分较低,而有机物质却异常丰富。
当时由于大气中无游离氧,因而高空中也没有臭氧层阻挡,不能吸收太阳辐射的紫外线,所以紫外线能直射到地球表面,成为合成有机物的能源。此外,天空放电、火山爆发所放出的能量、宇宙间的宇宙射线,以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等,也都有助于有机物的合成。
但其中天空放电可能是最重要的,因为这种能源所提供的能量较多,又在靠近海洋表面的地方释放,在那里它作用于还原性大气,所合成的有机物质,很容易被雨水冲淋到原始海洋之中,使原始海洋富含有机物质,成了“生命的摇篮”。