地球,美丽、富饶而又充满神奇。她的诞生是一个神秘莫测的谜团,她的存在和发展变化更是一段震人心魄的动人的传奇。
关于地球的起源问题,已有相当长的探讨历史了。在古代,人们就曾思考包括地球在内的天地万物的形成问题,在此期间,逐渐形成了关于天地万物起源的“创世说”。其中流传最广的要算《圣经》中的创世说。在人类历史上,创世说曾在相当长的一段时期内占据了统治地位。
学者对地球起源的不同论述
自1543年波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”以后,天体演化的讨论突破了宗教神学的桎梏,开始了对地球和太阳系起源问题的科学探索。
1644年,笛卡儿在他的《哲学原理》一书中提出了太阳系起源的学说,他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质涡流式的运动中形成的。
一个世纪之后,布封于1745年在《一般和特殊的自然史》中提出了第二个学说,认为:一个巨量的物体,假定是彗星,曾与太阳碰撞,使太阳的物质分裂为碎块而飞散到太空中,形成了地球和行星。事实上由于彗星的质量一般都很小,不可能从太阳上撞出足以形成地球和行星的大量物质的。
在布封之后的200年间,人们又提出了许多学说,这些学说基本倾向于笛卡儿的“一元论”,即太阳和行星由同一原始气体云凝缩而成;也有“二元论”观点,即认为行星物质是从太阳中分离出来的。
1755年,著名德国古典哲学创始人康德提出“星云假说”。1796年,法国著名数学和天文学家拉普拉斯独立地提出了另一种太阳系起源的星云假说。由于拉普拉斯和康德的学说在基本论点上是一致的,所以后人称两者的学说为“康德·拉普拉斯学说”。
到20世纪初,由于康德·拉普拉斯学说不能对太阳系的越来越多的观测事实作出令人满意的解释,致使“二元论”学说再度流行起来。
1900年,美国地质学家张伯伦提出了一种太阳系起源的学说,称为“星子学说”;同年,美国天文学家莫尔顿发展了这个学说。他认为曾经有一颗恒星运动到离太阳很近的距离,使太阳的正面和背面产生了巨大的潮汐,从而抛出大量物质,逐渐凝聚成了许多固体团块或质点,称为星子,进一步聚合成为行星和卫星。
现代的研究表明,由于宇宙中恒星之间相距甚远,相互碰撞的可能性极小,因此,莫尔顿的学说不能使人信服。由于所有灾变说的共同特点,就是把太阳系的起源问题归因于某种极其偶然的事件,因此缺少充分的科学依据。
著名的中国天文学家戴文赛先生于1979年提出了一种新的太阳系起源学说,他认为整个太阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的主要成份是气体及少量固体尘埃。原始星云一开始就有自转,并同时因自引力而收缩,形成星云盘,中间部分演化为太阳,边缘部分形成星云并进一步吸收积累演化为行星。
总的来说,关于太阳系的起源的学说已有40多种。本世纪初期迅速流行起来的灾变说,是对康德·拉普拉斯星云说的挑战;本世纪中期兴起的新的星云说,是在康德·拉普拉斯学说基础上建立起来的更完善的太阳系起源学说。人们对地球和太阳系起源的认识也是在这种曲折的发展中得以深化的。
至此,我们可以对形成原始地球的物质和方式给出如下可能的结论:形成原始地球的物质主要是上述星云盘的原始物质,其组成主要是氢和氦,它们约占总质量的98%。此外,还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球。
水星、金星和火星与地球一样,由于距离太阳较近,可能有类似的形成方式,它们保留了较多的重物质;而木星、土星等外行星,由于离太阳较远,至今还保留着较多的轻物质。
关于形成原始地球的方式,尽管还存在很大的推测性,但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致,即在上述星云盘形成之后,由于引力的作用和引力的不稳定性,星云盘内的物质,包括尘埃层,因碰撞吸积,形成许多原小行星或称为星子,又经过逐渐演化,聚成行星,地球亦就在其中诞生了。根据估计,地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年,离太阳较近的行星(类地行星),形成时间较短,离太阳越远的行星,形成时间越长,甚至可达数亿年。