地球,最初是紅的
——當我們逛博物館的時候到底在看什麼?()
上篇提到,世界最初是一個無限高溫,無限密度的奇點,爆炸產生了宇宙,時間大約是在138億年(137.87 ± 0.020億年)以前。
宇宙誕生後,時間再往後搗騰,
在距今約50億年前的時候,太陽系還沒有誕生,如今屬於太陽的領地在當時只是一個由氫氣和一些塵埃組成的星雲。
引力導向的過程 | 圖源:中國科學院紫金山天文臺
太陽,也曾是塵埃
後來由於某種原因,可能是一顆超新星的爆發擾動了附近的一片分子云。
我們可以簡單地理解爲在家坐的好好的,隔壁發生了爆炸,是個雲都得受驚。
所以這種爆炸就破壞了分子云團的內部平衡,分子云就開始坍縮,跟壓麪糰一樣,最後壓成了幾個小團團。
這幾個小團團一合計,面對面建了個羣,就變成了一個新的更大的羣組,類似於“相親相愛一家人”。
引力導向的過程 | 圖源:中國科學院紫金山天文臺
一家人裡面的小團兒,在自身引力作用下繼續快速壓縮,又分裂成幾顆恆星的種子,後來這些種子自立門戶演化,其中有一顆就成了太陽。
在這個地方可以拓展講一下從種子演化成太陽的過程。
其實就是種子不斷收縮形成了太陽的早期形態,原太陽。
原太陽長什麼樣子,看下面這張圖就明白了,就是圖中間的那顆球。
說明:太陽星雲的藝術想象圖(圖片來源:美國國家航空航天局)
球的周圍是大量的塵埃和氣體,
這些塵埃和氣體聚集在一起,形成了許多直徑在1到10千米之間的微行星。
圖源:中國科學院紫金山天文臺
微行星受到引力的影響,圍繞着太陽轉動,在運動中繼續相互碰撞和融合,形成更大更重的天體,而這些天體就是我們現在看到的行星。
事情發展到這一步,原始地球也終於成型了……
地球,最初是紅色的
地球最開始是紅色的。
那個時候和現在的距離也就過了46億年吧。
46億年前,地球就是一個巨大的岩漿球,溫度超過1200℃,小臉通紅。
所以當時的球,是個紅球,大概長成下面這個樣子:
圖片來源:flickr/Kevin Gill
這個時期的地球歷史,被地質學家們稱爲冥古宙(~46-40億年)
“冥”是什麼意思?地獄、煉獄、被黑暗籠罩的地方。
我們可以很容易地想象到地獄的場景,一片焦土……而冥古宙時期的地球也是這個樣子,唯一不同的是,當時還沒有生命。
冥古宙地球岩漿海
那麼當時的地球發生了什麼呢?
火山噴發、熔岩流動、彗星撞地球、整個星球歘欻欻地冒火花…
然後,隨着時間的流逝,小臉通紅的地球在平均溫度-270℃的宇宙中慢慢變涼。
溫度的下降,讓地球表面發生冷凝現象,
但是地球內部的高溫又促使火山頻繁活動。
所以火山爆發時所形成的揮發氣體,就成爲了地球初期的大氣。
使地球產生了水,並漸漸出現了海洋的雛形,把地球推進到下一個階段。
水,生命
冥古宙結束以後,地球進入了太古宙時期。
太古宙持續的時間非常非常非常長
有多長呢?
15億年,(太古宙:距今約40億至25億年前)
太古宙地球面貌藝術復原圖(Tim Bertelink, 2017)
原核生物在海底火山熱液口形成
太古宙時候的小球主要發生了幾件事:
弱弱補充一句:原核生物就是沒有細胞核的單細胞生物
所以時間線發展到太古宙,小球上終於出現了生命
大氧化、超大陸、雪球地球
在太古宙與生命大爆發的寒武紀之間,還存在着一個元古宙
元古宙持續的時間非常非常非常非常長,比太古宙還長
它大概持續了20億年(元古宙:距今約25億年至5億4萬年前)
地質年代表
你可以將元古宙看成新時代開始的序章
因爲在這個時候地球發生了一場鉅變,讓生命看到了新的曙光。
那麼這段時期的小球上發生了什麼呢?
看標題就知道了:“大氧化事件”、超大陸和“雪球地球”。
咱們一個個來解釋
首先是“大氧化事件”
在太古宙的時候地球的空氣裡面全部都是二氧化碳這種氣體,
這種氣體是熱的,可以讓地球保溫,
所以當時地球的溫度比現在高了幾十攝氏度。
這個時候,我們在太古宙時期誕生的偉大戰士
原核生物藍細菌---又叫藍藻
藍藻
扛起了光合作用的大旗,在十億年的努力下,
把空氣裡的二氧化碳變成了氧氣,
把我們的小球改造成了一個藍色的
還有臭氧層保護的小球。
這整個過程就叫做“大氧化事件”
“超大陸”的解釋就很簡單,
就是在元古宙的時候地殼活動比較活躍,
大陸地殼的面積擴大,形成了兩次超大陸——Columbia和Rodinia超大陸
元古宙雪球地球事件
最後一個“雪球地球”是指,在7億年的時候,
地球突然開始瘋狂降溫,
從兩極到赤道上全都結上了厚達幾百米的冰蓋,
因爲那個時候的地球看起來像個雪球,所以叫雪球地球事件。
這個過程持續了1億年,後來在大量火山活動的作用下,小球解凍了。
解凍以後,地球環境變得特別好,生命也開始了第一輪的大進化。
埃迪卡拉生物羣,6.3-5.4億年被稱爲埃迪卡拉紀,在中國稱爲震旦紀
下期內容,將開始寒武紀時期的歷史,看一看生命大爆發以後的地球狀態究竟是什麼樣子!下期再見
在哪些館裡能看到這些知識?
天文部分
關於宇宙起源到地球誕生的歷史,基本上所有天文館的展陳信息都會提及,只是以不同的邏輯和方式進行展示。部分自然博物館也會進行展示。
例如:上海天文館的展陳結構是從三個角度看地球:
我們在哪?我們從哪兒來?我們往哪裡去?
我們在哪?講家園;我們從哪裡來?講宇宙;我們往哪裡?去講征程(人類對宇宙的探索)
其中宇宙大爆炸的展現形式如下
圖源:上海天文館官網虛擬展廳
地球歷史部分
前寒武紀的地球歷史,主要在自然博物館,古生物館展示的比較多
再就是一些古生物專題類的展覽。
例如國家自然博物館中,前寒武紀地球的歷史主要放在無脊椎動物的繁榮展區進行展示
圖源:國家自然博物館官網虛擬展廳