地球的起源

06-20

2012-11-12 05:40:22

地球的起源問題是同太陽系的起源緊密相聯繫的，因此探討地球的起源問題，首先了解目前太陽系的三個主要特徵是必要的。

來源：科學探索

　　地球的起源問題是同太陽系的起源緊密相聯繫的，因此探討地球的起源問題，首先了解目前太陽系的三個主要特徵是必要的。概括起來說，它們是：

　　1、太陽系中的九大行星，都按反時針方向繞太陽公轉。太陽本身也以同一方向自轉，這個特徵稱為太陽系天體運動的同向性。

　　2、上述行星繞太陽公轉的軌道面，非常接近於同一平面，並且這個平面與太陽自轉赤道面的夾角也不到6°，這個特徵稱為行星軌道運動的共面性。

　　3、除水星和冥王星外，其它所有行星的繞日公轉軌道都很接近於圓軌道。這個特徵稱為行星軌道運動的近圓性。

　　關於地球的起源問題，已有相當長的探討歷史了。在古代，人們就曾探討了包括地球在內的天地萬物的形成問題，在此期間，逐漸形成了關於天地萬物起源的"創世說"。其中流傳最廣的要算是《聖經》中的創世說。在人類歷史上，創世說曾在相當長的一段時期內佔據了統治地位。

　　自1543年波蘭天文學家哥白尼提出了日心說以後，天體演化的討論突破了宗教神學的桎梏，開始了對地球和太陽系起源問題的真正科學探討。1644年，笛卡兒(R.Descartes)在他的《哲學原理》一書中提出了第一個太陽系起源的學說，他認為太陽、行星和衛星是在宇宙物質渦流式的運動中形成的大小不同的旋渦里形成的。一個世紀之後，布封(G.L.L. de Buffon)於1745年在《一般和特殊的自然史》中提出第二個學說，認為：一個巨量的物體，假定是彗星，曾與太陽碰撞，使太陽的物質分裂為碎塊而飛散到太空中，形成了地球和行星。事實上由於彗星的質量一般都很小，不可能從太陽上撞出足以形成地球和行星的大量物質的。在布封之後的200年間，人們又提出了許多學說，這些學說基本傾向於笛卡爾的"一元論"，即太陽和行星由同一原始氣體雲凝縮而成;也有"二元論"觀點，即認為行星物質是從太陽中分離出來的。1755年，著名德國古典哲學創始人康德(I. Kant)提出"星雲假說"。1796年，法國著名數學和天文學家拉普拉斯(P. S. Laplace)在他的《宇宙體系論》一書中，獨立地提出了另一種太陽系起源的星雲假說。由於拉普拉斯和康德的學說在基本論點上是一致的，所以後人稱兩者的學說為"康德-拉普拉斯學說"。整個十九世紀，這種學說在天文學中一直佔有統治的地位。

　　到本世紀初，由於康德-拉普拉斯學說不能對太陽系的越來越多的觀測事實作出令人滿意的解釋，致使"二元論"學說再度流行起來。1900年，美國地質學家張伯倫(T. C. Chamberlain)提出了一種太陽系起源的學說，稱為"星子學說";同年，摩耳頓(F. R. Moulton)發展了這個學說，他認為曾經有一顆恆星運動到離太陽很近的距離，使太陽的正面和背面產生了巨大的潮汐，從而拋出大量物質，逐漸凝聚成了許多固體團塊或質點，稱為星子，進一步聚合成為行星和衛星。

　　現代的研究表明，由於宇宙中恆星之間相距甚遠，相互碰撞的可能性極小，因此，摩耳頓的學說不能使人信服。由於所有災變說的共同特點，就是把太陽系的起源問題歸因於某種極其偶然的事件，因此缺少充分的科學依據。著名的中國天文學家戴文賽先生於1979年提出了一種新的太陽系起源學說，他認為整個太陽系是由同一原始星雲形成的。這個星雲的主要成份是氣體及少量固體塵埃。原始星雲一開始就有自轉，並同時因自引力而收縮，形成星雲盤，中間部分演化為太陽，邊緣部分形成星雲並進一步吸積演化為行星。

　　總的來說，關於太陽系的起源的學說已有40多種。本世紀初期迅速流行起來的災變說，是對康德-拉普拉斯星雲說的挑戰;本世紀中期興起的新的星雲說，是在康德-拉普拉斯學說基礎上建立起來的更加完善的解釋太陽系起源的學說。人們對地球和太陽系起源的認識也是在這種曲折的發展過程中得以深化的。

　　至此，我們可以對形成原始地球的物質和方式給出如下可能的結論。形成原始地球的物質主要是上述星雲盤的原始物質，其組成主要是氫和氦，它們約佔總質量的98%。此外，還有固體塵埃和太陽早期收縮演化階段拋出的物質。在地球的形成過程中，由於物質的分化作用，不斷有輕物質隨氫和氦等揮發性物質分離出來，並被太陽光壓和太陽拋出的物質帶到太陽系的外部，因此，只有重物質或土物質凝聚起來逐漸形成了原始的地球，並演化為今天的地球。水星、金星和火星與地球一樣，由於距離太陽較近，可能有類似的形成方式，它們保留了較多的重物質;而木星、土星等外行星，由於離太陽較遠，至今還保留著較多的輕物質。關於形成原始地球的方式，儘管還存在很大的推測性，但大部分研究者的看法與戴文賽先生的結論一致，即在上述星雲盤形成之後，由於引力的作用和引力的不穩定性，星雲盤內的物質，包括塵埃層，因碰撞吸積，形成許多原小行星或稱為星子，又經過逐漸演化，聚成行星，地球亦就在其中誕生了。根據估計，地球的形成所需時間約為1千萬年至1億年，離太陽較近的行星(類地行星)，形成時間較短，離太陽越遠的行星，形成時間越長，甚至可達數億年。

　　至於原始的地球到底是高溫的還是低溫的，科學家們也有不同的說法。從古老的地球起源學說出發，大多數人曾相信地球起初是一個熔融體，經過幾十億年的地質演化歷程，至今地球仍保持著它的熱量。現代研究的結果比較傾向地球低溫起源的學說。地球的早期狀態究竟是高溫的還是低溫的，目前還存在著爭論。然而無論是高溫起源說還是低溫起源說，地球總體上經歷了一個由熱變冷的階段，由於地球內部又含有熱源，因此這種變冷過程是極其緩慢的，直到今天地球仍處於繼續變冷的過程中。