第2章 地球的形成

地球形成星云说

星云说认为，形成太阳系的是银河系里的一团密度比较大的星云。该星云绕银河中心旋转时，星云被压缩，由于收缩引起势能转化为热能，星云的温度增高，在中心逐渐形成一个红外星，可以称为原太阳。

原太阳由于收缩，体积缩小，自转加快，在惯性离心力和磁力的作用下，逐渐在赤道面上形成一个盘形结构。原太阳逐渐演化成太阳，扁盘上的物质逐渐演化成地球、其他行星及卫星，最后形成太阳系。

地球的起源

大约46亿年前，太阳星云开始分化出原始地球。原始地球因重力分异和放射性元素蜕变，温度日渐升高，当内部物质增温达到熔融状态时，密度大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，密度小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表，形成原始水圈和大气圈。

地球圈层的分异

在太阳系演化早期，行星原始气尘云开始积聚，形成一系列的环，并逐渐形成一些凝聚中心。这些中心开始吸引周边物质，形成类似小行星的岩石块体，并互相撞击。陨石冲击事件不仅是行星形成的原因，也是地球圈层分异的主要原因之一。

地球外圈的形成

地球圈层结构的形成与太阳系早期陨石冲击事件有着密切的联系。对于岩石行星而言，圈层形成的重要原因是需要有很高的温度使行星处于熔融状态，在重力的作用下按密度发生分异。

地球形成的早期曾存在一个原始大气圈，其成分与宇宙中的其他天体一样，以氢、氦为主。由于行星离太阳的距离比较近，并且行星的质量都比较小，所产生的万有引力也比较小，加之氢、氦气体容易向外层空间逃逸，在太阳风的作用下会很快消失。因此，现今地球大气圈的形成与地球的内部去气作用是密切相关的。

大气圈的形成

陨石冲击事件使得地球表面的温度不断增加，地球大部分的岩石和外来的陨石都处于熔融状态，岩石中的挥发性成分从岩石中分离出来，形成了现在大气圈的雏形。

早期大气圈的成分和现在大气圈的成分有较大的区别，最明显的是氧和二氧化碳含量的变化，早期二氧化碳的含量相当于现在大气圈的20万倍。

水圈的形成

水圈的形成与大气圈形成的原因和过程相似。在陨石冲击下，陨石和地球岩石中大量的结晶水由于温度的升高从矿物的分子结构中分离出来，形成大量的蒸气。陨石冲击事件逐渐减少后，地球表面的温度也开始下降，水蒸汽结成水降至地球表面，并最终形成水圈。

地球的年龄

科学家对地球的年龄多次进行了确认，认为地球的产生要远远晚于太阳系的产生，跨度约为1.5亿年左右，这远远晚于此前认为的4500万年。此前科学家通过太阳系年龄计算公式算出了太阳系产生的时间为45.68亿年前，而地球产生的时间要比太阳系晚4500万年左右，大约为45亿年前。

地球的未来

地球的未来与太阳有着密切的关联，由于氦的灰烬在太阳的核心稳定地累积，太阳光度将缓慢地增加。在未来的11亿年中，太阳的光度将增加10%，之后的35亿年又将增加40%。气候模型显示抵达地球的辐射增加，可能会有可怕的后果，包括地球的海洋消失等。

拓展阅读

地球起源探索：在古代，人们就曾探讨过包括地球在内的天体万物的形成问题，关于创世的神话也广为流传。自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说之后，天体演化的讨论才开始步入科学范畴，逐渐形成了俘获说、灾变说、双星说等学说。