地球:行星的力量(BBC科普三部曲)
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暴力的诞生

长期以来,人们认为地球的诞生同水星、金星和火星一样,都是有规律可循的。当时,一个由炽热旋转的气体与尘埃形成的星团围绕着新生的太阳,这些物质逐渐有规律地冷却凝结成固体。在太阳星云的内部,新的行星和飘荡的碎片之间偶尔会出现激烈的碰撞,但总体而言,这仍然是一个相对轻松的诞生过程。现在看来,早期太空中似乎比较混乱,随机碰撞被认为是内行星(甚至可能是外行星)形成的主要过程。根据这一“星子理论”,太阳星云表面笼罩着一层混乱的微尘粒,其中的尘粒黏合在一起,集结成块状物;块状物聚集在一起,形成了直径为1米左右的岩块;最后,岩块又聚集成直径在1000米左右的天体——星子。随着时间的推移,少数星子的直径会增大到几百千米或数千千米,并最终演化为星体。逐渐变大的星体会撞击到周围的残留碎片并将它们吞噬,这就是行星之间的相残,也被称为行星同类相食现象。

计算机模拟程序显示,内太阳系的岩石行星(水星、金星、地球和火星)就是以大鱼吃小鱼的方式形成的。在这个过程中,约有100个月球大小的天体、10个水星大小的天体和若干个火星大小的天体被吞噬。目前,地球的质量有1/2~3/4的部分是由巨型天体吸积而来的。倘若这些天体当时没有屈服于地球不断膨胀的“食欲”,它们自身就会演变为成熟的行星。事实上,大多数天体已经具备了完全成形的金属内核和一个岩石外壳。当它们与地球发生撞击时,外壳破裂后就会释放出巨大的热量,从而导致自身大面积熔化,而相撞的金属内核的碎片就会熔接,很容易地和碰撞的岩石地幔结合在一起。因此,通过收集碎片,并把这些碎片进行重新组装,地球就会迅速变大。只有供给区域被清除殆尽,内太阳系几乎没有行星体残留,日益膨胀的地球与其相邻的、有类似胃口的3颗行星的食欲才会得到控制。

木星表面涡旋的大气层上的深色斑点是1994年“苏梅克-列维9号”彗星与木星相撞时抛向太空中巨大的羽状碎片。

小行星依达(大)和盖斯普拉(小),是伽利略号木星探测器于1993年8月分两次拍摄的。

2001年2月,“会合-舒梅克号”无人驾驶探测卫星和爱神星相撞。图为撞击之前拍摄的爱神星的照片。

但是,也有很多行星碎屑留在了其他地方。按照惯例,围绕太阳运行的大量岩石碎屑被称为“小行星”,它们大多在内太阳系的外侧。这是一些从未真正形成行星的卵石和砾石,或者说,它们已经形成,又被撞碎了,回到了它们之前的运行方式。木星的质量是其他所有行星质量总和的两倍还多,所以这颗巨行星一直在守卫着这些在太空中飘荡的砾石。木星的质量是地球的318倍。就像一块巨大的引力磁铁,木星会把飘荡的岩石块和金属块从内太阳系的轨道上吸引出来。而大部分碎屑被困在小行星带里,这块空旷的区域是无数小行星的发源地。

例如,有时会有100万个直径为1000多米的岩体聚集在这里。在木星的保护下,地球避开了大部分到处飘荡的碎片。虽然我们的守护者已经尽了最大努力,但还是会有一些“漏网之鱼”。每隔几千年,木星和土星之间就会发生一场引力拉锯战,这就使一些小行星获得足够的动量来摆脱木星引力的控制。它们飞离原来的轨道后会沿着新的轨道运行,其中一些必然会穿过地球轨道。它们中的大部分会毫发无损地撞向太阳,但是,在这些穿越地球轨道的小行星当中,仍有大约1/3会撞到我们的星球。

木星所处的位置很接近“雪线”。雪线是太阳系中的一条隐形分界线,可以把内太阳系中由尘埃、岩石和金属构成的天体与外太阳系中含有大量气体和冰层的天体隔离开。在雪线以外,水(氢元素和氧元素的结合体,是宇宙间最普遍的分子)主要以雪的形式存在。正因为吞噬了大量的水,木星和体形硕大的土星才会膨胀为巨大且充斥着风暴的气体世界。在这些气态巨行星以外是太空中更为寒冷的地方。在那个冰封的世界里,还有天王星和海王星,以及被降级为矮行星的冥王星。在我们太阳系这些寒冷的地方,还有行星诞生之初遗留下来的“建筑废料”,主要是巨大的雪块、冰冻气体与尘埃。这些飘荡在太空中的冰冻块状物表明,我们的星球将面临另一个巨大的威胁:彗星。