第146章 地球的由来(2 / 4)
自地幔而非地核),还说明了地球自转轴的倾斜(导致四季变化)以及地月系统的角动量分布。然而,尽管该模型已被广泛接受,但它仍面临诸多挑战。例如,月球岩石的同位素组成与地球地幔几乎完全一致,这意味着忒伊亚的物质要么彻底混合,要么其成分与地球极为相似——而这在统计上极为罕见。此外,计算机模拟显示,如此剧烈的撞击通常会产生多个卫星,而非单一稳定的月球。为何我们的系统如此“干净”?这依然是天体物理学家争论的焦点。
更有甚者,一些最新研究提出,地球可能经历了不止一次大型撞击。或许在“忒伊亚事件”之前,已有数次较小规模的碰撞塑造了地球早期的地壳结构和内部层理。这些隐秘的撞击痕迹虽早已被地质活动抹去,但却可能深藏于地球深处的地幔柱或核幔边界之中,等待未来的地震成像技术将其揭示。
地球的分层结构:从混沌到秩序的内部革命
随着外部撞击逐渐平息,地球进入了自我组织的关键阶段——内部的分异过程(differentiation)。由于频繁的碰撞积累了巨大的热量,加上放射性元素(如铀、钍、钾)衰变产生的持续热源,地球整体处于熔融状态。在这种高温高压环境下,重的物质开始下沉,轻的物质则上浮,一场静默却深刻的“内部革命”悄然展开。
铁、镍等重金属率先向中心沉降,形成了致密的地核;较轻的硅酸盐矿物则构成地幔;最轻的组分浮至表面,冷却后形成原始地壳。这一过程不仅奠定了地球的三层基本结构(地核、地幔、地壳),也为后续的板块构造和磁场生成提供了基础。
然而,这一分异过程的速度与机制仍是未解之谜。传统观点认为,分异是在全球性岩浆海(aga o)状态下完成的,即整个地球曾一度成为一片沸腾的熔岩海洋。但近年来的研究表明,这种全熔状态所需的能量极高,可能并不现实。另一种假说提出,“逐滴沉降”模式更为合理——即金属液滴在半固态的地幔中缓慢渗滤,逐步汇聚成核。这一过程虽然耗时更长,但更符合能量守恒原则。
更神秘的是,地球外核为何至今仍保持液态?按理说,经过46亿年的冷却,地核应已完全凝固。但事实上,外核依然活跃流动,正是这种运动产生了地球的磁场——一道保护生命免受太阳风侵袭的无形屏障。科学家推测,内核的缓慢结晶释放潜热,加之放射性衰变供热,共同维持了外核的动力学活性。然而,具体热量分配比例、内核增长速率及其对地磁场的影响,仍是地球物理学的重大课题。
值得一提的是,地球的磁场并非恒定不变。古地磁记录显示,地磁极在过去曾多次反转,南北极互换位置。最近一次发生在约78万年前。这种反转背后的驱动机制尚不清楚,有人认为是外核流体运动的不稳定性所致,也有人猜测与地幔对流的变化有关。每一次磁极反转期间,地球的防护能力都会暂时削弱,宇宙辐射增强,可能对生物演化产生深远影响。我们是否正处于下一次反转的前夜?这个问题令科学家既兴奋又警惕。
水的来源之谜:地球是如何变得湿润的?
地球被称为“蓝色星球”,因为其表面约71%被水覆盖。然而,在地球形成的高温环境中,水本应难以留存——原行星盘内侧温度过高,水分子无法凝结,早期地球应是一个干燥的世界。那么,今天我们所见的浩瀚海洋,究竟从何而来?
长期以来,主流观点认为,地球上的水主要来自后期轰击时期的彗星和小行星。特别是碳质球粒陨石(carbonaceo drites),这类富含水分的陨石被认为是太阳系中最原始的物质之一。当它们在地球形成后期(约40亿年前)大量坠落时,带来了大量的水和有机物。这一理论得到了部分同位素证据的
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