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第51章 太阳系的简史

大约46亿年前,你被分散在巨大的太空中。

我也是。你现在拿着的书,穿的衣服,曾看到的、触摸过的、梦到过的任何东西都是如此。组成你身体的所有原子都是一个巨大的盘状物的一部分,它有数百亿英里宽,一百万英里厚。这个盘状物基本上是由氢和氦组成的,但其中也分散着一些杂质,包括锌、铁、钙、磷等数十种元素。

这个盘状物缓慢地转动着,历经数百万年,中心位置的物质不断积累,引力将更多的物质拉进来。随着压力的增加,温度上升,内核的温度最终达到27万度。聚变反应的条件得到满足,也就是在那个时刻,我们的太阳成为一颗真正的恒星,光线四溢,紧跟着是一波亚原子颗粒——一股初生的太阳风。

与此同时,盘状物的外层也正忙着积聚物质。起初的一拨“冰晶体”在距离太阳很远的位置形成,那里的温度很低。大块的硅酸盐相互撞击、渗透、粘连。经过一段时间,聚集物的个头越变越大,质量增加,引力增强。它们开始主动吸收更多的物质——质量继续增加,引力继续增强,继续吸收物质,如此往复——最后,当没有更多的物质可用时,它们平静下来。这些新生的行星有的比较小,有的却很大。一些个头“不伦不类”的行星在经过更大的行星时被整个逐出系统。

公元前45亿年太阳系自画像。这张图展示了我们的太阳系年轻时的样子。一个由岩石、气体、冰和金属组成的盘体围绕在新生的太阳周围,正开始形成我们今天所知的那些行星。

幸存的行星普遍具有坚硬的内核和较厚的大气。有些行星的大气层有数千英里厚,基本上没有表面可言。其它的个头小些,也有着稠密的大气层。它们的表面炽热,残留着行星形成过程中的热度。

没过多久,处于中心位置的太阳兴奋起来,强烈的光线和太阳风触到这些新生的行星。与此同时,光线和喷射物的压力“吹走”已变薄的盘状物中残留的岩屑,打扫太空。最终留下为数不多的行星、数十亿个小行星和数万亿个冰彗星,太阳处在中心,年轻气盛,活力四射。也有人认为,巨大的行星(如木星和土星)可能形成于盘状物中物质的直接崩溃(称作碎裂),而不是产生于物质碰撞。这种观点在天文学家中有一定的基础,行星真实的形成机理至今未有定论。

我们的太阳系诞生了。

那时的太阳系和现在有些不同。木星与太阳的距离比现在要远得多,土星、天王星、海王星离得更近。它们之间的引力最终会把它们转移到目前的位置上。在太阳系内部,水星、金星、地球和火星都有很厚的、浓密的大气层。经过一段时间,行星自身也会发生一些变化。由于表面的高温和软弱的引力,距离太阳最近的水星的大气层被“剥夺”了。同时,这个小个行星因缺少磁场,在太阳风的冲击下,大气层会被一点儿一点儿剥去。

金星“守不住”自己的氢和氦,数十亿年后,它的表面会覆盖上一层厚厚的二氧化碳。这“有利于”吸收来自太阳的热量,这个行星变成一个严禁进入的像窑炉一样的沙漠。表面的岩石常年处于接近熔点的温度。

地球也拥有浓密的大气,不过和今天完全不同——它当时和木星、土星的大气很相像,主要成分是氢和氦。以它和太阳的距离,进入的热量(加之来自地球表面的热量)使得厚厚的空气不断膨胀,与引力形成一种微妙的平衡。过了数百万年后,较轻的元素不见了,剩下的是二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氨、甲烷和其它有毒的气体(大部分是从地球里面渗漏出来的)。

地球表面最终冷却下来,形成了一个厚厚的地壳,外面包裹着由熔化的岩石组成的地幔。铁、铱和铀等重元素沉到地心。放射性元素衰变产生的热量并入地球形成时残留在内部的热量中。气体对流开始,磁场形成,地球抵御太阳风蹂躏的能力逐渐增强。

当然,并不是说年轻的地球在太空威胁面前已经安全了。虽然太阳系中的大部分物质都被“打扫”了,但不是全部。一个巨大的“小行星库”还在太阳系内游走,它们的轨道很有可能会与太阳系的行星相交。可以肯定的是,太阳系的行星都曾在形成后不久被残忍地撞击过,每一个天体表面都见证着这种破坏。瞄一眼月球表面重重的撞击痕迹和布满弹坑的表面,你会对此有更深的认识。

地球也不例外。由于体积更大、引力更强,地球被撞击的次数肯定比月球要多得多——实际上,理论界普遍认为,当地球被一个非常大的(可能和火星差不多)天体撞击后,溅出的碎片形成了月球。可以想象,这场撞击有多么惨烈!不过,经过了数十亿年后,板块的构造和腐蚀已经把早期的撞击痕迹擦除了。尚存的弹坑来自最近的撞击,早几百万年的,都基本上看不到了。同时,这些早期的“猛攻”造成了一个非常不利的太空环境。只要有生命准备安顿下来,某个五十英里宽的石头就会砸下来,于是一切从头再来。

最终,“陨石雨”还是停了。随着地球的冷却,更复杂的分子形成了——大气中的甲烷提供氢元素,氨提供氮元素,二氧化碳提供碳元素,再与释放出的氧组合起来就可以形成一系列更复杂的原子。氨基酸(蛋白质的组成要素)出现并以更有趣的方式进行重组。大气层中发出的光以及来自太阳的紫外线为分子的分解和重组提供了能量。更为神奇的是,分子形成一种具有奇妙属性的结构:它可以自我繁殖(不过没有人确切地知道何时、怎样进行,但基本上是与小行星撞击的休止同时发生的)。和今天的生命相比,这种分子可能是非常简单的,但是它同样具有收集“原材料”并以一种奇妙的方式重新构造一个复制品的能力。这种能力不断改进且越来越复杂。

这个过程远不止是一个简单的化学反应,而是一系列复杂的反应。这些反应需要原料——在空气和地球表面的元素中可以找到——并排出废弃物,而其中一种废弃物就是氧。随着氧分子在空气中不断增加,局面发生了重要变化。对于很多简单的微生物来说,氧是有毒的。当氧分子不断堆积,很多微生物就被“毒害”了。但是,也有一些微生物适应了新的环境(而且它们的后代至今还在,如蓝、绿海藻);可怜的是那些无法适应的微生物,在地球上繁衍了数百万年,却被自己的废弃物杀死。我们要以此为戒。与此同时,一种更复杂的分子产生了,它们能够利用这种“废弃物”。氧与其它化合物结合之后释放能量,促进了新陈代谢。当空气中氧气的含量高到最初的生命形式开始消亡时,以它们的废弃物为食的新一代微生物——“用氧户”(oxygenusers)已经做好充足的准备,它们取得了主导地位。还有一些“产氧户”幸存下来,并通过突变适应了环境。“用氧户”享受着逐渐丰富起来的养料,其它种类的微生物相继死去。在这种新的微生物呼出氧气以前,地球的大气层中含有大量的甲烷。由于氧气可以和甲烷很快融合,当大气中的氧气增加时大部分甲烷被破坏。甲烷是一种重要的温室气体,因此一旦甲烷消失了,地球会冷却,全球性的冰川时代就开始了——这也有助于大规模地“杀菌”。

在数百万年的时间内,需要经受小行星撞击、巨大的太阳耀斑、临近的超新星爆发等一系列考验。这些事件都有可能使得整个过程“推倒重来”或者把它逼到绝境,但是最终,一个牢固的无法撼动的支点建立起来了。

地球“活”了。

需要声明的是,这只不过是关于地球生命起源的一种传说。我们不知道它是如何发生的。我们甚至不敢肯定它发生在什么地方:究竟是在陆地、海洋、空中还是深海,甚或其它地方……在太阳系形成后的早期阶段,我们的星球只是具备发展生命的数个地点中的一个。

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