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地球是怎么诞生的

来源:水星 时间:2022/9/12

书接上文

中子星:小恒星变成白矮星后,核聚变到炭元素就终止了。尽管自身质量产生的压力已经使矮白星的密度变的极大,但毕竟依旧还是以原子为单位存在的。而比太阳质量大八倍以上的恒星,因为自身质量所产生的压力会释放出更大的能量,核聚变会一直按照元素周期表进行下去,直到铁元素才最终停止。核聚变停止了,也就没有能量能抗衡自身压力了,星体会迅速坍塌收缩。而坍缩所释放的引力势能同样也会炸碎氢层外壳,释放出比新星还要炫目的光芒,天文学家管这种现象叫作超新星。

而重力和引力坍缩产生的压强之大,竟然改变了物质存在的原有形式,原子核竟然都被压碎了,物质变成了以中子的形态存在,所以叫作中子星。如果若是拿太阳举例,若是能够把太阳挤压成一个中子星的话,最终呈现出来的仅仅是一个直径20公里大小的球。按照爱因斯坦的观点,宇宙犹如是一张有弹性的膜,任何物体都可以把这张膜压出弧度,只是更多的物体因为密度太小,质量太轻,所压出的弧度人类无法测量出来而已。而中子星的质量如此之大,体积又如此之小,再加之高质量所产生的高引力,所以从地球上观测中子星,可以明显的看到光线都是呈抛物线状挣脱。但是,中子星并不是最牛的天体。

黑洞:黑洞的形成原理与中子星一样,只是因为原恒星的质量更大,所以压力和坍缩产生的引力更加可怕。中子星毕竟是以中子为单位保持物质存在,而黑洞则是因为原恒星更高的质量致使坍缩继续进行,最终把星球压缩的更小,密度更高。还是用太阳举例,如果说,若是能把太阳压缩成为一个直径20公里的球,就成为了中子星,而按照“史瓦西半径”计算,若是能够把太阳压缩成为一个直径3公里的球,一个小黑洞便产生了。

既然说宇宙如同一张有弹性的膜,任何质量的星体都会把这张膜儿压出弧度,只是因为压强不同,弧度的大小不同而已。所以从地球上观测任何一颗恒星,都会发现一个共同现象,那就是光线在恒星表面附近会发生稍微的向内偏折。这一现象,当日食发生时,进行观测,尤为明显。而黑洞的质量如此之大,体积又如此的小,就犹如把宇宙压出了一个锥状的无底深渊。任何质量的物体都会产生引力,宇宙飞船要想摆脱地球的引力飞进太空,速度至少要达到11.2千米/秒以上,否则的话就逃逸不出地球引力的束缚。太阳的质量要远比地球大,所以太阳产生的引力当然要比地球引力强大的太多,要想摆脱太阳的引力,速度得达到千米/秒以上。光是宇宙间跑的最快的物质,而当光遇到了黑洞,竟然逃逸不出黑洞的引力。

黑洞传递出的并不完全是恐惧,正是因为黑洞有着无比强大的引力,所以它为所在星系的引力平衡起到了至关重要的作用。以我们所在的银河系为例,银河系之中的所有星体,实际上都是围绕着中心那个巨大无比的黑洞运转的。

新恒星的诞生:天文学中有一个萨尔皮特定律,告诉了我们,宇宙中低质量的恒星数量要远比高质量的恒星要多得多。因为低质量恒星更容易形成,而且寿命更长。天文学家们还说,在概率上能够最终成为中子星的大质量恒星死亡,在一个星系中平均每50年会发生一次。也就是说,最终能够发展成为黑洞的恒星,当然更加少之又少。而恒星死亡前的最后爆发,这个过程会持续几周到两个月。小质量恒星最后的爆发被唤作新星。而发展成为中子星的大质量恒星,以及发展成为黑洞的超大质量恒星的爆发被称为了超新星。而无论新星还是超新星的爆发,所产生的气体和尘埃,最终都会弥散开来,散布到宇宙之中,这个过程大约需要三万年。而超新星爆发所释放出来的电子,激荡范围可达上千光年。宇航员曾经在宇宙空间站做过一个实验,他们把一些咖啡末放在一张纸上,震动纸,在失重的环境中咖啡末不是四散飘逸,而是聚集成一些松散的团。因为质量产生引力嘛。所以同样的道理,超新星爆炸所释放出来的电子,激荡了广大区域中的星云,让这些星云得以有机会形成一个或几个引力中心,致使区域内的星云密度开始增大。天文学家们把出现高密度的星云区叫作“原恒星”,而原恒星的形成至少需要十万年。

星云原本十分稀疏,一立方厘米只有10至个原子,而吸引力让原本稀疏的物质发生挤压。挤压、再挤压、不断的挤压,挤压产生热量,热量升高、再升高。当原恒星中心区域的温度达到六七百万摄氏度的时候,氢元素的核聚变开始发生了。而当温度上升到一千多万摄氏度时,核反应进行平稳了。至此,一颗中小质量的新恒星被点燃了。而超大质量的恒星具体是怎么诞生的,科学界尚没有给出一个准确的说法。

地球的诞生:星云物质的挤压孕育出了中小型恒星,那么像地球这种恒星的行星,又是怎么诞生的呢?答,是由星云诞生恒星之后的边角料组成。以太阳系为例,太阳的质量占整个太阳系的99.86%。而迄今所观测到的所有恒星,都有其行星的存在。所以说,像地球这样的行星,只是曾经星云诞生恒星之后的边角料。

太阳形成之后,释放出的带电粒子即太阳风,继续震颤原星云边缘地带的气体和尘埃,再加上太阳质量所产生的引力,让那些边角料们继续形成了上百万个甚至数百万个行星的胚芽,即最初环绕太阳公转的行星并不是我们现在所看到的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,(注,冥王星被重新认定为,是柯伊伯带中的矮行星。即曾经长时间所谓的太阳系有九大行星之说被推翻了,实则是八个行星。)

行星的诞生与恒星的诞生,原理都是一样的,都是星云受到震荡产生引力中心,压强势能转变成热能。所不同的是,恒星是氢元素的核聚变,而行星则是钍和铀的核裂变。因为组成恒星的星云体积大,质量大,能产生出巨大的热能。而行星与恒星相比,质量是那么的小。所以恒星一个是核聚变,而行星则是核裂变。那么行星的核裂变是怎么发生的呢?

我们知道,一个铀原子有92个质子和92个电子,所以铀是能够在自然界中直接获取的物质中密度最大的元素。而钍原子有90个质子和90个电子。正是因为这两个放射性元素密度大,所以在太阳粒子震荡星云的情况时,它们的位置会相对稳定,不同于气体原子容易漂移。所以在行星形成胚芽状态时,在各个引力中心或多或少都有钍和铀的存在。也就是说,距离太阳越近的行星胚芽,钍和铀的含量,以及铁、镍等金属元素含量就越多,因为它们的质量大。而质量轻的气体原子则飘散到了远方。

触发钍和铀发生核裂变的不是热量,因为现今地球最中心的地核温度也仅仅只有摄氏度,所以引发原始行星中心核裂变的是恒星风所携带的带电粒子与星云物质受挤压所产生压力的双重作用。我们可以借原子弹的引爆过程,去思考行星地核的引爆过程。原子弹的引爆方式之一,就是把常规炸药有序的排放在高纯度铀的周围,然后用电子雷管让这些炸药在同一瞬间精准的爆炸,如此就可以改变铀的临界条件,从而引发核爆。

而星云是由什么物质所组成的呀?是由气体和尘埃所组成。行星核裂变产生的热量,不足以对尘埃的燃烧达到完全的气化。以地球为例,因为星云尘埃中除了钍和铀之外,铁原子的相对质量是55.,镍原子的相对质量是58.,它们质量都大,而且含量多。燃烧尘埃使这些重金属原子率先向中心沉积。也就是说,现今地球的地核,除了放射性元素之外,主要就是以铁镍合金为主的一个金属球。而地核还分作了三部分,内地核、过渡带和外地核。因为地核中心的压力十分大,有学者说超过了万个大气压,在如此大的压力下,所以尽管地核的温度高,但内地核不是液态,而是以固态形式存在的。而外地核因为压力降低了,所以是以铁镍合金为主的液态金属。而过渡层当然就是固态和液态的混合体。

而硅、铝、镁等,因为原子相对质量要轻,所以在重力分层时,它们在地核的上部构成了地幔。当然了,所谓的重力分层并不是完全的泾渭分明,只是含量多寡而已。而硅、铝、镁它们的氧化物,则就是我们所熟悉的花岗岩、玄武岩。

地幔也分作上地幔和下地幔。因为硅的原子质量是28.,而铝的原子质量是26.,镁的原子质量是24.。硅相对要重,所以下地幔是以硅酸盐的成分为主,当然也包括了铁和镍的氧化物。而且同样也是因为高压力的缘故,下地幔相对稳定,呈现的是具有可塑性的固态样式。而上地幔,硅的含量相对下降,镁和铝的含量增加。因为压力降低了,所以物质是以液态形式存在了的,当它们冲出地球的“原始地壳”,就是我们所熟知的熔岩。

而熔岩的不断喷发,则形成了现代地壳。比较粘稠的,二氧化硅占72%的岩浆,因为密度高,所以往往是在已有岩层的下面蔓延开来,这就是我们所熟知的花岗岩。因为冷却的速度慢,所以花岗岩的颜色都浅。

而二氧化硅占45%左右的岩浆,因为密度低,能够喷薄而出,这就是玄武岩。而因为冲出了地面,迅速冷却,所以我们所见到的玄武岩因为金属元素含量的不同,多是呈黑色、黑褐色、暗紫色和灰绿色的深色调。

既然说,起初的地球就是一个钍、铀核反应堆,而且在行星形成伊始,恒星所释放出来的带电粒子激荡星云,原子质量重的尘埃会距离恒星近,而原子质量轻的气体则是向四周远方漂移。所以太阳系的八个行星,前四个,水星、金星、地球、火星,表面都是以岩石包裹的行星,因为跟地球类似,所以叫类地行星;而后四个,木星、土星、天王星、海王星,表面都是由气体所构成,叫类木行星,而实际上“类木”这个说法并不严谨。

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