人們通常講的宜居帶,是指行星距離母恒星的距離,恰好能夠讓行星表面的溫度維持液態(tài)水的存在。 在太陽系內(nèi)這個(gè)距離,是金星和火星之間的地帶,而地球恰好位于這一個(gè)地帶的中央??茖W(xué)家們尋找外星生命的時(shí)候,也會(huì)尋找這樣一個(gè)宜居帶是否存在行星。
目前人類發(fā)現(xiàn)的位于宜居帶的行星有好多顆,它們上面都有可能有液態(tài)水,但是要做到像地球上面這么具有豐富的生命物種,以至于誕生人類這樣的智慧生命,需要極其苛刻的條件。 而構(gòu)成地球上生命繁榮基礎(chǔ)的最后一個(gè)條件。在地球誕生以后20多億年的時(shí)間里才出現(xiàn),這個(gè)重大的歷史事件發(fā)生在25億年前。 》地球誕生之初,大氣的成分和木星的類似,主要成分是氫和氦,因?yàn)檫@是宇宙中豐度最高的元素。 由于氫元素和氦元素非常輕,在灼熱太陽風(fēng)的照射下以及原始地球熱量的驅(qū)動(dòng)下,大量的逃離了地球的引力場范圍,擴(kuò)散到宇宙空間。最后被木星、土星這樣的巨型氣態(tài)行星收入囊中。 》大部分氫和氦被吹走后,接管地球大氣層的是火山噴發(fā)出的氣體。 早期的地球非常熱,火山活動(dòng)比今天活躍得多。 早期地球的熱量來自于兩個(gè)方面,一方面是大量的隕石和星際塵埃掉落在地表,引力勢能轉(zhuǎn)化為熱能;另一方面是地球內(nèi)部的放射性元素衰變釋放出來的熱量。 這一時(shí)期的地殼非常的薄,來自于地幔的巖漿很容易沖出地表。
火山噴出的氣體主要成分是水蒸氣,二氧化碳和二氧化硫,這些氣體的成分從古到今都幾乎沒有改變過。除此以外,還有少量的一氧化碳,氮?dú)夂桶睔狻?/span> 這些氣體組成了遠(yuǎn)古時(shí)代的第2代大氣成分。這個(gè)時(shí)候地球位于宜居帶的優(yōu)勢就顯現(xiàn)了,火山噴出的水蒸氣凝結(jié)變成水,匯集在地殼的低洼地帶,形成了最原始的海洋。 原始的海洋開始大量溶解二氧化碳,使大氣中的二氧化碳慢慢的降低。這個(gè)過程一直持續(xù)到今天,海洋一直持續(xù)的調(diào)節(jié)著地球的二氧化碳。
空氣中的二氧化硫與水分子結(jié)合形成亞硫酸,伴隨著降雨又落到了地面,與地面的各種礦物結(jié)合以后,隨著地質(zhì)的運(yùn)動(dòng)被收入地殼當(dāng)中。 空氣里的氨氣在陽光的照射下分解成氮?dú)夂蜌錃狻?/span> 氮喜歡以氣體的形式存在,很難與一般的元素進(jìn)行化合反應(yīng),并且在太陽的光照下非常穩(wěn)定 ,經(jīng)過漫長的積累,氮?dú)獬蔀榇髿庵凶钬S富的氣體。 這個(gè)時(shí)候地球上的大氣成分除了缺少氧以外,已經(jīng)開始接近于現(xiàn)代大氣的成分。 》35億年前,地球上有兩種藻類,一種是藍(lán)藻,一種是紅藻。 它們都可以進(jìn)行光合作用,藍(lán)藻吸收紅光反射藍(lán)綠光,所以是藍(lán)色。紅藻吸收藍(lán)綠光,反射紅光。
早期的地球大氣比較薄,各種光都很容易抵達(dá)地面。藍(lán)綠光的波長比較短,能量比較高,進(jìn)行光合作用的效率會(huì)更高。所以那一時(shí)期紅藻占據(jù)了地球上海洋的大部分,整個(gè)海洋一片紫紅色。 藍(lán)藻和紅藻的光合作用持續(xù)了10億年,到25億年前,藍(lán)藻開始爆發(fā),取代了紅藻的支配地位。 因?yàn)樗{(lán)藻所依賴的紅光波長長,穿透力比較強(qiáng),所以藍(lán)藻可以生活在表層海水,也可以生活在較深的水中。它們的總數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了紅藻。 藍(lán)藻的光合作用釋放出來的氧氣,使地球上的氧含量急劇增加。 這一事件被稱為大氧化事件! 24億年前地球上的鐵礦石主要以黃鐵礦的形式存在。而大氣層氧氣含量的突然增加,使黃鐵礦被氧化成三氧化二鐵,變成了現(xiàn)在煉鐵最常用的紅色鐵礦。這些紅色鐵礦沉積在砂巖、粉巖和頁巖中。成為大氧化事件的最直接地質(zhì)證據(jù)。
正是因?yàn)橛辛诉@次大氧化事件,使生命向更高形式的進(jìn)化成為了可能。多細(xì)胞的動(dòng)植物開始繁榮。 到顯生宙(5.42億年前),氧氣在陸地植物的幫助下達(dá)到了現(xiàn)代水平。在過去的5億年里,氧氣水平上下波動(dòng),在石炭紀(jì)達(dá)到了35%的高點(diǎn);而今天,氧氣水平為21%。
》地球的金屬液體外核圍繞其金屬固體內(nèi)核旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場,將地球包裹起來。 地球強(qiáng)大的磁層對(duì)保護(hù)我們的現(xiàn)代大氣至關(guān)重要。如果沒有它的英勇努力,我們寶貴的氧氣也會(huì)被太陽風(fēng)吹走。 地球上誕生生命,并繁榮至今,需要宜居帶、水、大氧化事件、以及地磁場。由此可見,像地球這樣的星球,在宇宙中間是多么的難得。 |
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