星系和宇宙 太阳系的初期

文 / 闻新 孙立新

星系和宇宙 太阳系的初期

文 / 闻新 孙立新

太阳系诞生（46亿年前）

46亿年前的银河系是不同于今天的，它是由5条旋转臂组成。在银河系的5条旋转臂的一条臂上，宇宙云中的星际气体和尘埃渐渐开始收缩，形成质量较大物质。又过了5000万年至1亿年后，这些收缩的星云就诞生出了太阳。围绕太阳轨道的颗粒发生坍塌，渐渐地生长出星子，其直径仅仅为几公里，而轨道碎片渐渐地形成了微行星。

行星的诞生（45亿年前）

美国阿波罗登月计划揭示出月坑是由于在距今约45亿年时大量天体的撞击而形成的。此后，撞击的次数很快减少。这一发现使吸积理论有了依据，吸积理论认为宇宙尘团聚在一起成为颗粒，颗粒变成砾石。砾石变成小球，然后变成大球，再变成微行星（即星子），最后，尘埃终于变成了月球那样的大小。随着星体越来越大，有一些星体在太阳引力作用，被太阳捕获，进入太阳轨道，成为内行星，如水星、金星、地球和火星。另外一些星体今天仍然独立存在，如小行星和彗星等。

月球形成的四种假说

月球从哪里来，一直是人类争论的问题。目前有四种理论，分别为分裂理论、姐妹理论、捕获理论和撞击理论。

分裂理论认为月球曾经是地球的一部分，在太阳系形成的早期，由于某种未知的自发力量将地球和月球给分裂开了。但随着航天技术的发展，阿波罗登月任务将月球土壤带回到地球，并证明月球土壤和地球土壤的化学成分是截然不同的，因此这种理论被彻底否认。

捕获理论认为月球没有固定轨道，它曾经漂泊在太空里，但进入太阳系后，由于地球引力作用，它被固定在现在的轨道上。

姐妹理论认为月球和地球是同时形成的。当地球形成时，周围还有大量尘埃和石块围绕地球旋转，靠近地球的尘埃和石块被地球捕获，而有些石块速度由于旋转速度快，无法落到地球上，便由于自身引力聚集在一起，形成了月球。

撞击理论认为太阳系刚形成的时候，一颗大小如同火星的小行星，以某种形式击中地球，并使地球喷出大量的物质。这些喷出物进入太空，经过重整后在环绕地球的轨道上合并成一个单一的固体，形成了月球。今天，计算机仿真技术可以模拟这一理论，阿波罗任务带回到地球的样本，也发现了月球上有地球的脆皮。

康德的“星云假设”

康德，1724年出生在德国。他是一位自然科学家，也是一位朴素的唯物主义思想家，他31岁时匿名发表了《宇宙发展史概论》，大胆否定了宇宙起源的神创论，提出了宇宙起源的“星云假说”。他认为星云在它自身引力作用下会逐渐聚拢，形成太阳和行星。

由于当时科学发展水平的限制，他的“星云假说”也有不少错误，曾一度被人们摒弃，但是他的基本思想是正确的。

今天，历经修改后的“星云假说”已成为太阳系起源的主流理论，修改后的假说认为旋转的物质圆盘通过从尘埃粒子到小行星和原行星的连续不断聚集，进而形成了直径达几千米到几百千米的星子。慢慢地，这些星子在重力的作用下结合成原行星，这种原行星就是现在行星的前身。

地球大量的化学元素来自哪里？

天文学家告诉我们，宇宙最初主要是由氢气和氦气组成。如果是这样，地球上大量的元素来自于哪里？答案是来自于恒星。

恒星，比如我们的太阳，它通过自己内核的原子融化，创造出大量的化学元素。特别是当恒星死亡的时候，则释放出更多化学元素和物质，包括二氧化碳、硅、氧和铁等等，甚至也可能释放出生物体，进而丰富了宇宙尘云。

地球形成的初期（43亿年前）

43亿年前，由于地球自身的辐射、内部引力的加热和天外流星的轰炸，地球基本处于融化状态，进而发生了较重的铁元素沉积到地心，较轻的地壳和地幔浮在地核之上，包围着地核。

43亿年前，地球就有大气层，主要是由氢气和氦气组成，但由于的太阳辐射所致，这些氢气和氦气逃逸到了太空。

地球环境的形成（40亿年前）

火山爆发喷射出来的气体改变了大气成分，水蒸汽、二氧化碳和氮气进入了地球的大气层。之后，水蒸汽上升形成了云，不又久转化成雨落到地球上。雨水聚集成为江湖、河流和海洋盆地，吸收大气中的二氧化碳。少量氧气出现在大气层里，氮气也不断积累。

月球则不如地球那么幸运，没有大气层保护，所以它一直遭受宇宙碎片的撞击，有些撞击它的碎片甚至与一座城市的面积一样大。

早期地球的内部（35亿年前）

35亿年前，处于熔化状态的地球，较重的元素向中心下沉，较轻的元素则升至地球表面，进而形成了地层。地层从外至内包括地壳、地幔、外核和内核。

地壳厚度大约为19公里，如果把地球收缩成一个鸡蛋大小，那么地壳厚度就是鸡蛋壳厚度的一半。

地壳下面是地幔，地幔相当于鸡蛋的蛋挞液，地幔的厚度为2900公里，具有足够柔性，即使运动也不会断裂。地幔的温度为870度至3000度。

在地幔之下是地球的外核和内核。外核是融熔状态的，温度为5000度至6000度，类似于太阳表面的温度，深度为2500公里，它也是地球的磁场源。内核的温度很高，因为压力很大，所以它是固体的，是固态铁，直径约为1200公里。

陈彩连