生命的元素
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星期五:我们的太阳系形成了

星期五下午4点,我们附近的一颗恒星死去了。来自超新星的压强波将尘埃和气体压缩成一团云,其中还包含着你刚刚吸入的氧原子。这引起了一个连锁反应,物质团的重量变得大到足以吸收周边区域的尘埃与气体,又变得更大也更重,继续从它们周围吸收更多的物质。仅仅45分钟后,这团云就变成了一颗恒星,它的轨道上还有几颗行星。这颗恒星就是我们的太阳——我们太阳系的中心。

所有行星都沿轨道围绕着一颗恒星运动。行星距离恒星越近,恒星内部核反应产生的辐射就会更强烈地对行星加热。在我们的太阳系中,距离太阳最近的行星尤其炎热。如今,它们的表面温度超过了400摄氏度。另一方面,外围的行星则相当寒冷,太阳的照射都不能让它们的温度超过0摄氏度。距离太阳最远的行星是一个冰冻的世界,其温度低于零下185摄氏度。

太阳系的八大行星都沿轨道围绕着太阳运动(非实际比例)

但是对其中一颗行星而言,它与太阳之间的距离刚刚好。由于处在太阳周围的宜居地带,这颗行星的温度足够低,因而水不会沸腾;同时温度又足够高,因此并非所有的水都会结冰。正是这颗行星,未来将会成为我们的家园——地球。

不过在最开始的时候,地球是灼热的——实际上它呈现完全的液态。它也经常被大大小小的陨石击中。其中一些石头撞击地球时的力量巨大,竟在碰撞后抛出一些物质,它们聚在一起沿轨道绕着地球旋转,成为月球。

随着地球因外太空的寒意逐渐冷却,铁、金、铀等重元素沉入液态球体的中心。较轻的元素——包括硅和那些构成我们身体主要成分的碳、氧、氢、氮——则被留在了最外面的边缘地带,最终在地球外围形成了一个由硅质岩石组成的固体外壳,并包裹着气态的大气层。

水滴降落到地表形成海洋

在最初的大气中,分子逐渐开始形成——两个氢原子连接在一个氧原子上形成原子组合——这便是水。到了傍晚的6点30分,温度已经低到足以使水分子聚集成水滴。当水滴变得足够大也足够重时,它们就会降落到地球表面,这是第一次形成温暖的海洋。

在这片海洋的深处,发生了一些不可思议的事情:碳、氢、氧互相连接,并与少量硫、氮、磷构成更大的分子。在某个时刻,这些分子的一部分通过将周围的元素以同样的方式连接,形成了一种可以实现自我复制的结构。这正是生命的基础。这些分子是在什么时刻从一个复杂的化学体系变成某种有生命特征的物体的?生命是在特定时间出现在特定的位置的,还是在经历了一系列漫长的尝试后,第一次散落到地球的?对此,研究者还没有获得明确的答案,但我们本身就是生命顺利延续的证据。

我们人类未曾因沉入地球中心的金属受益,况且地球中心实在是遥不可及。幸运的是,星期五晚上10点左右发生的一件事,将对我们如何发展我们的社会产生决定性的作用。在当晚余下的时间里,地球被陨石狂轰滥炸,科学家们也不知道这究竟是为什么。一种理论认为,这是较大的行星正在调整轨道,因而扰乱了太阳系中其他物质的运动。无论如何,这些陨石中的金属被抛在了地球表面,由于地壳此时已经变得较为坚固,因此这些金属没有下沉到地心。如今我们用它们制造汽车和叉子。

午夜前大约半个小时,地壳开始裂开并运动。然而,我们这颗星球上的地壳是由浮在地幔外围的板块构成的,地幔好比大量黏稠的岩石。当熔融的岩石从板块之间的裂缝出现时,地球表面的低温足以使其凝固并形成新的地壳。因此,当板块进行相对运动时,它们的形状也会不断变化。当两个不同板块上的大陆发生碰撞时,巨大的山脉便形成了——比如随着印度板块从南部持续挤压亚洲板块,直到如今,喜马拉雅山脉仍在不断生长。在许多地方,一个带有薄海床的板块会在另一个更厚的大陆地壳板块下方滑动。如今南美洲的太平洋沿岸就出现了这种情况。在其他一些地方,板块会肩并肩地相互摩擦。如果被卡住,那么当它们重新开始滑动时,就可能会触发巨大强度的地震,压碎基岩,并在整个基岩上留下巨大的系统性裂缝。

地球板块之间的舞动被称为板块运动。在我们的太阳系中,地球是唯一拥有如此活跃地表的行星。为什么只有地球的地壳会“跳舞”呢?这一原因至今尚不清晰。但是如果没有这种舞动,地球也将会是一颗死气沉沉的行星。板块运动是地球的输送带,它驱动着所有让我们的星球变得如此令人兴奋的力量。借助于水和风,有些物质已经被输送到海里,并被深埋在海底数百万年,而这一运动却使得它们能够重见天日,从而完成地球的物质循环。它造成纵贯地壳的裂痕,流动的水可以将元素经由此处从深处向上输送。如今,这些裂缝的遗迹,就是我们开采黄金和其他金属的位置。

喜马拉雅山脉