《生命和家園 02》

地球確實不起眼。它的質量隻有太陽質量的百萬分之三。事實上，太陽係所有行星的總質量不到太陽質量的千分之二。行星隻是太陽形成的副產物。四十六億年以前，一片星際雲物質不知受到何種擾動，產生密度的不均勻漲落。物質由引力作用向高密度的原核區域聚集，產生熱量。十萬年後，原始太陽成了一個原恒星，就像是一團冷煙中心溫暖的火種。星際雲的收縮也形成了一個旋轉盤。物質大多吸引到原恒星的核區，也有少部分聚集在旋轉盤上。過了一百萬年，原始太陽的中心溫度高到足以點燃氫聚變反應。一顆恒星誕生了。這時候冷煙也消失了，太陽係的整個旋轉盤麵顯示出來。青年康德在他的宇宙思考中假想出太陽係的星雲起源模型。這應該是他的批判哲學之外影響最大的理論。

2014年，天體物理研究人員在阿塔卡馬陣列毫米波射電望遠鏡上拍攝到一個恒星係盤麵。這是一顆距離我們四百五十光年的新生恒星。它的旋轉盤，應該說原行星盤有著環狀的結構，像土星的光環一樣美麗。我們認為這種原行星盤在恒星係形成中很普遍。太陽係的形成也應該有類似的結構和過程。簡單地想，原行星盤從裏往外厚度逐漸變薄。這些分離環麵的形成原因並不清楚，或者是因為磁場的作用，引力和流體的不穩定性而導致的盤麵物質非均勻分布，或者就是原行星形成時，旋轉掃過並吸收物質而形成環之間的暗區。我們的太陽係最終形成一係列的分離軌道的八個行星。它們與太陽的距離相當吻合提丟斯-波德法則。此中緣由至今不明。

形成太陽係的星際雲物質很符合分子雲的說法。它來自於之前一次或者多次的超新星爆發的拋射物質。除了主要的氧氦元素之外，它還包含很多更重的元素。除了氣態的分子，還有一些微粒的塵埃。太陽形成恒星後，它的輻射和發射粒子組成太陽風，加熱原行星盤。原行星盤裏層的溫度較高。在地球距離太陽（一個天文單位）的位置，溫度高達三四百攝氏度。這時，隻有矽酸鹽，鐵鎳金屬，和氧化物物質能夠凝結，其它的分子仍處於氣態。原行星盤溫度往外逐漸降低。現在小行星帶的位置，距離太陽三個天文單位，就是凍結線，於此往外，溫度降到足夠的低，氫碳化合物的甲烷，氫氮化合物的氨，氫氧化合物的水，以及碳氧化合物的二氧化碳可以凝結。

原行星盤裏凝結的顆粒狀物質慢慢變大。當它成長到十厘米大小時麵臨兩種命運。因為物質間的靜電摩擦和引力擾動，凝聚塊可能會失去動能，脫離軌道，最後墜落到太陽裏。如果它能躲過這些，它就可能通過物質凝結和顆粒合並迅速成長到一百公裏大小的小行星體。質量越大，質量增長就越快，同時也抑製了別的凝結體的形成。後來，原行星盤中產生出幾百個較大的小行星體。這些較大的小行星體再吸收兼並沿軌道附近的較小的小行星體。小行星體們在碰撞和融合中形成原恒星。原恒星再演化成到行星。在凍結線以內的行星的形成主要是塵埃粒子的凝聚。這種包括地球在內的岩石質行星質量較小，引力小而無發束縛氣態物質形成較大的大氣層。行星表麵裸露在外。當然，太陽風也將較輕的氣態物質往外吹走了。在凍結線以外，有更多的物質參與凝聚和吸積。當行星核質量達到十個地球質量時，行星就有足夠的引力束縛氫和氦等輕物質，最後就有了像木星和土星之類的巨型氣態行星。太陽係裏行星的形成大概需要一千萬年的時間。在整個宇宙的時間尺度上看，地球和太陽二者的年齡差不多。

成為原行星之後的地球內部發生物質分離。密度較高的鐵鎳合金在引力作用下沉積在地球的地核。因為地心的高溫，鐵鎳合金處於液態。它的流動產生地磁場。1936年，雷曼確定最中心的鐵鎳在高壓下形成固態。地球的中間層是主要由矽酸鹽組成的地幔。它就像熱瀝青的膠狀物質，總在緩慢地運動。表層是地殼，很薄的堅硬岩石層，平均隻有二十公裏厚。地球的結構確實像一個雞蛋。如果將地球按比例縮小成一枚雞蛋。地殼會比蛋殼還薄。對於人類活動來說，地殼既堅實又無法穿越。但是在天文尺度的天體作用層麵上看，地球也真的脆弱得像雞蛋。地球形成的一千萬年裏，小行星體碰撞擠壓產生巨大的能量，地球積攢了內熱，溫度也很高。它的地殼還無法合攏。滾燙的地幔物質不停地噴發出來。同時，隕石狀物體不停地轟擊地球的地表。

—寫於2022年9月17日（圖片來自網絡）