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最资讯丨地球的历史很黑暗:我们每个人都是幸存者、都是奇迹

2022-06-14 05:48:48 快科技
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然而,这些剧烈的事件同时也可能就是为什么地球上有生命的原因。

我们倾向于把灾难看作是坏事,但混乱之后可能会出现各种可能性,当摧毁一些东西的时候,往往也可以创造一些新的东西。地球过去的历史一直走在生存和毁灭之间。它似乎一直处在“好”的灾难和“坏”的灾难之间微妙平衡的好运中。

2021年,科学家们调查了埋藏在地球深处的神秘事物。这是我们过去暴力历史的一个长期隐藏的证据。

在地表以下1800英里深处,我们的地核被液态岩石包围着。但在这液态岩石内部有600英里高数千英里宽的区域,密度很大。它们就像两只手一样杯状地挤压着我们的地核。其中一个有半个澳大利亚那么大。

地球内核示意图

科学家们需要对这个地下1000多英里的岩石进行探索,想知道这两块岩石是由什么构成的。

科学家们进行了采样。或许你会想:这么深,科学家们是如何采样的?

其实科学家们并没有深入到地核进行采样,现在的科技也做不到这点。事实上是通过火山的喷发,例如,冰岛和萨摩亚的火山,会从地幔中挖出一些这样的岩石。

所以对科学家们来说,这是一个难得的机会。

这些岩石非常古老,有45亿年的历史,这和地球的年龄一样古老。所以,它们告诉了科学家们一些东西,即在地球形成的早期,我们星球的内部结构是如何构成的。

这些岩石可以让科学家们追溯到一个可怕的宇宙大混乱的时代。

45亿年前,太阳系还是一个相当荒凉的地方,我们正在接近行星形成的末期,地球仍在生长。

那时候的地球,你不一定能认出来,当然也没有月亮。

年轻的地球和其他年轻的行星一起围绕太阳运转,其中一个是科学家们称为忒伊亚的天体和我们的家园发生了冲突,与地球发生了一次非常壮观的相撞事件。

这是地球历史上最大的事件!忒伊亚事件完全重塑了地球撞击会融化岩石,并释放出十亿吨以上的碎片。

在这次令人难以置信的碰撞中,这两个行星实际上是被打碎了,然后并合并成一个大行星。当熔融的大地开始重新形成时,巨大的忒伊亚碎片聚集在一起。

科学家们采样的岩石,与那次大碰撞事件的年龄相同,它们有可能就是忒伊亚的碎片。忒伊亚的巨大板块沉入到我们的星球核心……几十亿年一直都没有被发现。


(资料图)

地球在两个星球的毁灭碰撞中重生,虽然忒伊亚碰撞是毁灭性的,但这次碰撞产生的一些东西,可能会导致生命存在的可能性。

当这两颗行星结合时,忒伊亚的部分铁核与地球的铁核合并。所以,这意味着地球收集了一个比它自己拥有的更大的地核。

这对我们来说是个好消息,因为地核是磁场的来源,后者保护着我们。地核中流动的液态金属产生了地球的磁场——它们是抵挡太阳风的保护层。

太阳的每一次“打嗝”就能产生数十亿吨的高能质子和电子,这些都将会剥离我们的大气层。如果没有活跃的地核和磁场,我们就会像火星一样只是一片光秃秃的了无生机的沙漠。

所以多亏了忒伊亚的额外铁元素,导致地球熔化的外核很大,所以它冷却地很缓慢,一直保持着熔融状态,并不断产生强大的屏蔽磁场。

忒伊亚事件绝对是巨大的,绝对不是一个100英里的小行星在沙漠中撞出大陨石坑所产生影响可比,这是一个行星级别的碰撞。

这次撞击还造成了一个巨大的碎片环在地球上方展开,这个环最终形成了月球。

所以,不要以为只有土星有环系统,我们的地球也是有过环系统的。

地球曾经也有过环系统

碰撞后,地球倾斜角度之大,旋转速度之快令人难以置信,一天只有几个小时。

由于月球的存在,导致这样大的倾斜角度自转轴非常稳定。如果没有月球,任地球自行运转,那么地球会经历不可预测的、混乱的摆动。所以是月球稳定了地球,稳定了气候。

月球对海洋的引力,产生了潮汐,减慢了地球自转的速度……从而创造一个为生命准备的世界。

如果忒伊亚撞击的强度再大一点,地球可能就不会恢复得这么好;但如果碰撞没有那么强烈,那么它的影响可能不会给我们带来我们现在认为需要的改变。

所以我们实际上要感谢月球和它的祖先忒伊亚,感谢它碰撞地刚刚好,因为它们让地球成为了一个适合生命生存的星球。如果没有它们,笔者也就不会在这里写下这篇科普文了。

我们很幸运,大多数行星不会在这样的碰撞中幸存下来,并从中获得额外的卫星。当然地球与忒伊亚的巨大碰撞并不是我们的星球唯一次遭遇的危险。

【超新星点燃太阳系】

超新星是宇宙中最具破坏性的事情之一,其在一秒内所释放的能量相当于太阳在整个一生中所释放的能量。

但超新星并没有毁灭我们,而是在46亿年前启动了太阳系。

那时的太阳系甚至不是真正的太阳系,它是太阳系的前身。我们看到的是一团气体和尘埃坍缩,在中心形成了太阳。在它的周围,围绕着大而平的圆盘。所有的行星都是在它周围形成的。

那么是什么导致它们开始坍缩并形成新的恒星?科学家认为可能是超新星,是超新星推了一把那片星云。

当超新星爆炸后,它向太空中释放出元素和物质,还释放出大量的光和能量,并向太空发射冲击波,速度可以达到每秒二万九千公里。冲击波会将物质压缩在一起,直到物质在自身引力的作用下开始坍缩。

我们的太阳系就是这样开始的。只是现在科学家们很难找到那个点燃太阳系的超新星存在的证据,因为古老的超新星爆炸在很久以前就消失了。

这就好像是案件发生在46亿年前,现在科学家们看着“案发现场”,然后问“肇事者”在哪里?

科学家们试图解决这一古老的“案件”。他们通过研究以陨石形式落在地球上的小行星。因为小行星对于了解早期太阳系至关重要。它们冻结了所有存在于早期太阳星云中的状况。

45亿年前,小行星包含了太阳和太阳系诞生之前的时间信息。当一颗大质量恒星以超新星的形式结束生命时,它会经历我们所说的原子核形成过程。

事实上,我们称之为爆炸性原子核生成,确切地说,爆炸产生了新的原子核,新的元素,更重的元素。事实证明,它所产生的元素类型取决于爆炸的恒星。

科学家们通过计算机模拟来研究当一颗质量高达太阳12倍的恒星爆炸时哪些元素会形成。然后他们将模拟结果与太阳系诞生时发现的小行星中元素的分析结果进行了比较,结果匹配。

所以,这颗超新星的残骸一直就在我们的太阳系中,也许在地球上也是如此。地球上有很多岩石是由硅构成的,而硅只有在超新星爆炸时才会产生。

另外地球的核心,也就是维持我们生命的物质——铁和镍,同样,只有在超新星爆炸时才会出现这种物质。

2021年2月,科学家们揭示了超新星爆炸的真相。这些爆炸为我们的太阳系提供了种子,并提供了建造地球的材料。

这项研究检测了从灶神星上炸出的巨大太空岩石的碎片。该碎片后来降落在地球上,这些小行星碎片包含了不止一次,而是至少两次超新星爆炸的痕迹。我们的太阳系至少是由两次独立的超新星爆炸而孕育和充实的。

因为它们提供了生命所需的成分。科学家们认为,这两颗超新星可能丰富了婴儿期太阳系的不同部分。其中一个提供了有助于形成外部气体行星的物质,另一颗超新星则向太阳系内部注入了其他元素,这些元素构成了包括地球在内的岩态行星。

然而,这两颗超新星位置如果离太阳星云太近,它们只会撕碎准恒星星云,而离得太远,太阳星云就得不到任何好东西。这两者之间有一条细微的界限。

超新星既是故事的创造者,也是故事的毁灭者,他们扮演着两个角色。所以我们真的非常非常幸运,太阳系获得了建造行星所需的成分,地球在一个很好的位置形成。

【小行星与彗星的轰炸】

地球的未来看起来是光明的,但就在那时,历史上规模最大的一次轰炸冲向了地球。事实上,从地球形成的那一刻起,我们就受到了攻击。

2021年,一个火球划过欧洲的夜空;2018年,一颗1500吨重的流星在白令海上空爆炸,其能量是原子弹的10倍;2013年,一颗小行星在俄罗斯上空爆炸,1000多人受伤……

地球每天都要受到不少小行星的撞击,你可以把它们看成是天上的流星。这些事件是暴力和破坏性的,但这些太空入侵者也带来了每个生命星球都需要的东西——挥发性物质。

挥发性物质指的是那些非常轻且容易移动的元素。通常,它们是气体。所以是氧气,水,二氧化碳以及所有这些轻元素,它们都是生命的重要组成部分。

这些元素如今在我们的星球上很丰富,但在它最初形成时并不存在。

通过观察太空中正在形成的其他恒星系,科学家们知道行星在形成时非常炎热和干燥,所以,这意味着任何挥发物基本上都会蒸发掉。

年轻的地球是一个干燥的星球,缺乏生命所需的所有珍贵挥发物,这些物质一定是在地球形成后被送到地球的。

那么这些挥发物是如何被送到地球的呢?我们将不得不再次提到太阳系的“恶霸”木星。当木星在太阳系内移动时,它的引力会拉着所有的物体,基本上使它们加速。

木星的轨道会让无数的小行星和彗星与太阳系的内行星相撞,当然也包括我们的地球。

40亿年前,一场巨大的小行星和彗星风暴袭击了地球。有些有几十英里宽天体带来的挥发物,填满了地球的海洋,形成了大气层。

小行星轰炸

但宇宙的传递既有付出也有索取。对大气层的影响可能是双向的。可能会有一个非常非常强大的冲击会把羽翼未丰的行星的大气层给吹走。

而一堆富含水的小行星的冲击会向行星表面提供水、挥发物和新的化学物质。这些物质又可能有助于增加已经存在的大气层。

那么这次大规模的撞击事件是让地球上的物质流失呢?还是让地球上的物质增加呢?

细节决定成败,比如撞击物的大小、速度及成分等。

一项研究表明,宽度在60英尺到3300英尺之间的小行星,对大气的贡献比它们带走的要多。

并且撞击点的速度也很重要。小行星围绕太阳运行,当它们落向太阳时,它们的速度在增加,它们在加速。

这就好比是把一枚硬币扔进那些螺旋旋涡里,随着硬币越来越靠近旋涡中心,它旋转的速度会越来越快。

所以,同理,小行星离太阳越近,太阳的引力就越强,小行星运行得速度也越快。

所以行星与恒星的距离就是影响强度的一个重要因素。我们再次非常幸运,地球与它的主恒星的距离刚好合适。所以当撞击发生时,能量不会高得离谱,它的量恰到好处,速度恰到好处,一切都能正常运转。

所以我们需要这些撞击才能在地球上产生生命,灾难造就了一个适合生命生存的星球。

【点燃生命的火花】

至于生命是如何启动的呢?在神话传说里,有种说法:某种火花可以让冰冷的无生命物质变成有生命的物质。

从某种意义上说,这是真的。在地球上,这个火花可能在40亿年前就到达了。这个时期,科学家们称之为:冥古宙。

冥古宙是指从地球形成的46亿年前到40亿年前。它以哈迪斯的名字命名。哈迪斯——古希腊神话中的冥王。

所以这个时期的地球环境简直就是地狱,大气又热又浓,高压大气周围有很多水蒸气,非常热,生命无法生存。

但地球上最早的生命可以追溯到冥古宙。这是一个可怕的地方,岩石都融化了,而且空气有毒,然而生命却在这一片混乱中诞生了。

2020年6月日本科学家模拟了这个地狱般星球的条件,然后试着重现生命的火花。他们使用二氧化碳、氮气、水和铁的混合物来复制冥古宙的环境。将一颗小型流星以每小时2000英里的速度发射到这种化学物质中,引发基本有机元素之间的反应,创建出了氨基酸。

科学家们把氨基酸称为生命的基石,它们是蛋白质的基本组成部分。生命需要蛋白质才能存在,所以这就是它们如此重要的原因。没有氨基酸,就没有蛋白质;没有蛋白质,就没有我们所知的生命。

这个实验证明,陨石撞击可以帮助形成生命的组成部分。但要让这些组成部分聚集在一起创造生命,则需要更多的因素。就像做蛋糕一样,你可以把油、面粉、黄油和糖放在一起,但如果你不把它们放进烤箱,你就做不成蛋糕,你会得到别的东西的。

以前科学家们认为猛烈的小行星撞击阻止了生命的形成,现在,科学家们认为它们可能是一种必不可少的因素。

如果小行星撞击的体积足够大,速度足够快,它可以直接穿透地壳,然后就能可以产生热液喷口。一些科学家认为那里是生命的摇篮,它们提供了温暖潮湿的环境,并带来了地壳深处的化学物质……生命开始的完美之地。

这些条件对我们来说很糟糕,但对于那些开始结合并发挥作用的分子来说这是一个美妙的地方。

我们今天在海洋中看到的火山热液喷口,为我们了解原始地球的情况提供了一扇小窗口。在这些热液中进行的化学反应,似乎是创造生命的正确化学反应。

地球又一次走运了,可能摧毁一切的撞击却是生命诞生的原因。

【生命的头号公敌——宇宙射线】

当地球度过了冥古宙,地球平静下来,生命扎下了根。此时,地球却要面对一大堆致命的宇宙子弹。

宇宙对生命来说是个危险的地方,很多东西都会致生命于死地,有小行星的撞击、黑洞、超新星等等。

但是头号公敌是宇宙射线。宇宙射线非常小,但传播速度非常快,接近光速。它们可以穿透并破坏我们的DNA。

我们的身体充满了DNA,如果DNA被分解,可能导致癌症和死亡。这些宇宙射线对生命来说是最糟糕的,它们很可怕。然而,宇宙射线在生命进化中可能发挥了至关重要的作用。

2020年,纽约大学和斯坦福大学的科学家研究了具有双镜像版本的生物分子——称为手性分子。

在化学中手性的概念是当你有两个分子,两种化学物质,它们在物理上是相同的,它们由完全相同的物质组成。但它们的结构是不同的,它们是彼此的映像,这样的分子被称为利手性。

数十亿年前,早期生命可能同时具有左手性和右手性DNA和RNA。但现在生命选择使用的大多是右撇子分子。原因可能就是宇宙射线。

当宇宙射线撞击地球大气层时,它们降解成更小的亚原子粒子,称为μ介子。大多数μ介子都朝一个方向旋转,所以我们有这些小μ子,它们非常有能量,并以特定的方式旋转。当它们撞击一个分子时,它们与分子发生相互作用,它们可以扰乱分子并可以改变分子。

一些科学家认为,这些自旋μ介子更容易与右手性DNA和RNA相互作用,于是引起突变。所以如果地球上即有右手性分子生命和左手性分子生命,它们都受到μ介子的攻击。受到更多攻击的那个就有更多机会产生有益的突变。

所以,宇宙射线可能赋予了右撇子生命进化上的优势。就像掷骰子一样,如果你想要得到两个6,左手只能扔10次,而右手却能扔100次。显然右手得到两个6的可能性要比左手要大。

但骰子并不总是对生命有利,3.59亿年前,地球上生命似乎耗尽了运气。那时地球上的海洋充满了海洋生物,到了这一时期,植物也开始在海洋和陆地上定居。

正是在这种环境下,地球经历了生命史上最大规模的扩张之一。突然某种东西杀死了97%的脊椎物种。科学家们称这种灭绝为泥盆纪后期灭绝事件。

一种可能的解释是,超新星。当一些垂死的恒星爆炸时,它们会发射出宇宙射线,这种辐射轰击地球的上层大气,推动氮的化学反应,变成二氧化氮。这种气体本身与臭氧层发生反应并破坏臭氧层。

没有了臭氧层的保护,来自太阳的紫外线辐射轰击着地球。这场“辐射雨”持续数千年……破坏了动植物的DNA,许多物种灭绝了。

泥盆纪后期灭绝事件主要影响海洋生物。海洋里曾经生活着校车大小的鱼,现在主要鱼类还没有沙丁鱼大。小鱼繁殖很快,在充满挑战的环境中,它们能比大型物种更快地适应和多样化。

大规模灭绝的确杀死了很多的生物,但却为其他动物和其他生命形式提供了一个机会,还创造了一种混乱和复杂的环境,推动了自然选择和进化。

如果超新星是这次灭绝事件的罪魁祸首,科学家们认为这个罪魁祸首在65光年之外。如果它再近一点地球上生命的运气就会耗尽,似乎生命的存在总是在刀刃上保持平衡。

当一颗爆炸的恒星离我们有点近的时候……我们都被毁灭。所以在足够暴力和过暴力之间,有一个很好的平衡。而我们已经很幸运地在那个边缘跳舞了45亿年。

这次大灭绝重置了地球上的生命,为我们的祖先,四足动物铺平了道路。可以这么说,灾难性事件与人类进化密切相关。

【恐龙的灭绝成全了人类】

恐龙是曾经地球上的霸主,它们占据着主要的生态位和资源,没有任何一种生物能够撼动它们的地位。从诞生到灭绝(2.31亿年前-6500万年前),恐龙一共“统治”了地球约1.7亿年。

在地球历史的这个时期,有巨大的植物和昆虫,如果出现在今天,它们会非常可怕。

6600万年前,一个发光的物体出现在天空中,这颗巨大的小行星撞向了当时地球上的墨西哥的尤卡坦半岛。

导致恐龙灭绝的小行星碰撞

这个珠穆朗玛峰大小的天体,以每小时40000英里的速度撞击地面。光的强度是太阳光的成千上万倍。撞击将几万亿吨的岩石和灰尘抛向空中,岩石在落回地面时被加热,将地球置于火海之中。

撞击还产生了烟尘,遮住了整个天空,太阳不再明亮地照耀在地表上。植物需要阳光来进行光合作用,没有了这种重要的能量来源,许多物种就会灭绝。随着它们食物的来源消失,食草恐龙饿死了,随之而来的是它们的捕食者也饿死了。

这对地球上所有的生命都是一个巨大的毁灭,曾经的霸主就在这一个事件中消失了。它们的灭绝,为哺乳动物的进化铺平了道路……最终产生了我们人类。

如果没有小行星的撞击,我们就不会在这里,作为这个星球上的人类,我们都要感谢这颗小行星。

有些植物因小行星撞击而受益。为了了解撞击后植物发生的变化,史密森尼学会的科学家研究了数千块在撞击后死亡的热带植物化石。

这场灾难为新的植物类型的发展开辟了道路,它改变了植物王国,创造一个更加丰富多样的全球生态系统。

在小行星撞击地球之前,针叶树和蕨类植物统治着南美洲的热带森林。但后来,撞击产生的火山灰使土壤肥沃。然后迅速生长的开花植物取而代之。它实际上为更丰富的植物生命提供了更多的机会,这最终使我们人类受益。

因为它让我们有更多的食物来源,这个新的世界秩序最终催生了现代的亚马逊雨林,地球上10%的物种都生活在这里。

这次事件的确是巨大的破坏事件,但又保留了我们整个环境。世界恢复了,我们在这里了。

地球从诞生到同在,已经经历了一次又一次的灾难。但每次灾难过后,又迎来了生机勃勃的新世界。生命在灾难中茁壮成长,需要这些灾难来推动进化。

所以我们绝对应该预料到,在未来的某个时候会有另一次大灭绝。也许那将是我们的末日。一个有趣的问题是,地球上的人类之后会发生什么?

责任编辑:bH_02164

关键词: 科学探索 地球的历史很黑暗我们每个人都是幸存者、都是

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