記得電影《銀河系漫遊指南》,片中充滿了神奇色彩的行星工廠,向外輸出著一個個充滿生機活力的星球。
那麼在大自然中,造一個地球,需要多久呢?
最近,來自哥本哈根大學的學者,通過研究地球和宇宙中鐵的同位素,發現地球的形成,比原先我們想的要快得多。這個發現,讓我們對行星形成的原因,行星上水的存在和生命孕育的可能性,有了新的看法。
行星形成假想圖
原先,人們普遍認為,地球是在太陽形成之後,由星際塵埃、隕石塊以及小行星,隨機碰撞,並在引力的作用下,經過幾千萬年的時間逐漸形成。
小行星的撞擊及聚合
如果把太陽系46億年的漫長曆史比作1天的話,幾千萬年相當於5-15分鐘。
在哥本哈根行星研究團隊的最新理論中,地球只花了500萬年時間,就形成了今天的雛形。對於整個宇宙來說,500萬年只是白駒過隙。如果用剛才24小時比喻的話,我們的地球,在太陽形成的90秒後,就已經形成和今天大小相近的球體,並且穩定圍繞太陽運動了。
那麼地球是怎麼在這麼短的時間內形成的呢?
近來科學界有一個關於行星的新理論,行星是在宇宙塵埃的吸積盤中形成的。地球的快速形成,正是這個理論的有力支持者。不要急,容我慢慢道來。
太陽系早起的恆星吸積盤
首先要解答第一個問題,什麼是吸積盤呢?
根據教科書的解釋,吸積盤是由星際氣體、塵埃、碎屑以及小行星等物質構成,並圍繞中心球體螺旋狀下落運動到中心的結構,就像河流中時常見到的漩渦一般。最典型的例子,就是我們在星際穿越中所看到的黑洞,它的四周就是耀眼的吸積盤。
黑洞四周的吸積盤
在太陽剛形成不久,星際空間中的氣體、塵埃、碎屑、小行星,在太陽四周逐漸形成巨大的吸積盤。吸積盤中的物質,隨著運動,不斷向中心掉落,並被太陽吞噬。
隨著塵埃、碎屑等微小物質的不斷彙集,行星胚胎快速長大,就這樣,地球誕生在了吸積盤中。由於地球形成後,自身就有較快的角速度,不僅不會掉落,反而開始了穩定的公轉。
誕生初期的地球,遍佈隕石雨
為什麼科學家那麼肯定,地球是在吸積盤中快速成長的呢?太陽系中鐵同位素的精確測量,提供了有力的證據。
哥本哈根大學的科學家們發現了一種被稱為CI的易碎隕石,它的成分幾乎和地球組成一致。而這種隕石中的星際塵埃,就是當年形成圍繞太陽吸積盤中最主要的成分。在吸積盤孕育地球的500萬年中,地球的鐵質核心逐步成型了。
另外,科學家們還分析了來自火星的隕石,發現這種隕石中所攜帶的鐵同位素,是和CI隕石不一樣的,這也導致了原始地球的成分,具有不同的鐵同位素。
在太陽形成的數十萬年後,太陽的溫度逐漸降低,大量流離的CI隕石及塵埃從太陽的外層空間逐漸進入到形成地球的吸積盤附近。逐漸地,這些塵埃融入了地球胚胎,成為了地幔的一部分。進而增加了地幔中鐵元素的含量,這隻有在早先地球的鐵核已經形成的前提下,才會發生。
太陽吸積盤假想圖
如果地球僅由塵埃碎屑及小行星隨機撞擊而成的話,那麼大地中鐵元素的組成不可能只從一種隕石而來,我們將會得到有著很多東西的混合物。
上面的這個假設,已經從太陽系之外觀測到的多個行星上得到驗證。
宜居星球假想圖
變化萬千的宇宙中也在時刻產生著新的行星,如果將地球形成的理論推及到更廣闊的星際空間,行星上存在水的可能性將大大增加,進而行星上孕育生命的概率將會超出之前的估計。
這個理論,讓我們對宇宙有了更多的期待。