太阳系有八大行星，它们就像八大音符一样围绕着太阳旋转，而它们井然有序的样子就像在弹奏一首美妙的交响乐。
不过，当我们去认识每颗行星时，你就会发现这些行星一点也不美妙，至少对于生命而言，它们的环境是十分可怕的。
它们要么太热，要么没有大气层，要么直接是庞大的气态巨行星，只有地球——一颗蓝色的太阳系行星，它的一切都那么适中，最终孕育了生命。
然而，地球的环境并非一直都是如此的适中，它曾经也非常“狂暴”，充满风险。
那么，地球是如何形成的呢？为什么它会在这些行星中“脱颖而出”，成为生命的摇篮呢？
这种图片很好描述了太阳系的早期，图源：NASA/JPL-Caltech
地球如何形成的？
虽然我们无法亲眼看到太阳系的形成，但现在有大量的证据，以及大量的计算机模拟实验表明，地球和其它太阳系行星一样是由太阳系早期尘埃和气体混合形成的。
大约在46亿年前，我们的太阳系只是一片被称为太阳星云的尘埃和气体云的区域，它可能受到外力的干扰（比如附近的超新星），也可能是自身的演变，最终导致这些尘埃和气体云开始旋转。
在重力的作用下中心开始坍缩，物质凝结在一起，当它变得越来越大时，强大的压力让核聚变发生，早期的太阳就此出现。
太阳把太阳系中大部分物质收入囊中，但还是有小部分——大约0.2%的物质依然保持旋转，只是这时候它们有了一个中心点——太阳。
这些物质的大小和速度都略有不同，速度的不同让这些早期的物质相互碰撞并粘合在一起。
最终，它们从微小的尘埃颗粒变成石块，变成巨石，然后变成更大的“小行星”。
“小行星”的质量足够大，它的引力可以影响周围的尘埃和气体，这导致越来越多的物质凝聚在一起，“小行星”也越来越大，早期的行星开始出现。
在太阳系的早期，八大行星轨道内拥有许多大小不一的“小行星”，不过有一点和现在是一样的，那就是靠近太阳的这些行星都是岩石行星，远离太阳的则是岩石核心的气态巨行星，这是因为强劲的太阳风让靠近太阳的行星无法保持更多气体。
月球的形成或是因为早期碰撞产生的，NASA/JPL-Cal
在太阳系早期，行星们一点也不“井然有序”，它们相互碰撞和袭击，其中月球的形成很可能就是一颗现在火星般大小的“小行星”和早期地球碰撞导致的。
当太阳系开始稳定下来，地球和另外七大行星，以及其它的太阳系天体也就成型了，而地球在这个早期的物质“争夺战”中，成为最大的岩石行星。
那么，为什么现在的科学家会讲出这样一个太阳系形成的故事呢？
其实，关键的证据是陨石。陨石通过各种方式被带到地球，它们中的一部分携带着太阳系早期的信息。
当太阳系稳定下来后，太阳系的故事转向了行星自身的演化，虽然所有的行星在早期都经历了相似的过程，但是它们自身的演化却各不相同，最终导致只有地球拥有生命。
早期的地球环境非常恶劣
早期的地球也一点不“适中”，事实上它非常的炎热，热到地球上所有的物质都是熔融状态。有几个因素造成早期地球的炎热：
图注：早期地球和现代地球的对比
第一部分是来自引力收缩。
随着小块岩石和金属的吸积，早期地球变得越来越大，越来越重，与此同时也就越来越热。
这是因为，地球内部在重力的作用下压力变得越来越大，这个过程会产生热量，就像我们现在挤压气体会产生热量一样。
第二部分是来自放射性衰变。
在地球历史的早期，有许多半衰期短的放射性元素，这些元素很久以前就衰变成了稳定的材料，但它们一开始释放出大量的热量，并给地球加热。
第三部分就是撞击。
就像我们前面说的，太阳系的早期是一个不稳定的系统，小行星的撞击非常普遍，现在的研究表明，地球在最初的 5 亿年中遭受了非常猛烈的撞击。
这种撞击产生了“巨额”的热量，也在不停地加热地球。
在这“三把火”的加持下，早期的地球一切都是熔化的，不过这种状态让地球拥有了改变自己的第一次机会。
在熔融状态下，地球上较重的物质沉入了核心，而较轻的物质“漂浮”到表面，这形成了地球现在的结构：地核、地幔、地壳。
至于为什么说这种结构彻底改变地球，原因就在于它可以维持大气层了。
众所周知，现在的地球拥有大气层要归功于它的磁场，磁场阻挡了太阳风，而磁场则是来自于早期地球收集来的材料——镍铁熔化并沉入核心。
由于早期地球被太阳风“摧残”得比较厉害，所以它的大气层是自己拥有磁场后才逐渐产生的，这发生在地球逐渐冷却后。
火山喷发，以及彗星的撞击让地球拥有了早期大气层，这是一个以水蒸气、二氧化碳为主的早期大气层。
当地球再次冷却——水能够以液态形式存在于地表的时候，地球开始下雨，由于地球很热不停地将水蒸发，所以这是一场持续时间很长的雨。
最终海洋形成，地球的命运迎来彻底改变，生命在水中出现。
最后：为什么只有地球有生命？
有一些科学家提出了宜居带的概念（现在这个概念已被广为接受），在宜居带中的行星可以拥有液态水，这是生命所必需的。
地球正好占据了太阳系绝佳好位置，在它的轨道上，无论是近日点还是远日点都处在了这样的宜居带中，这是它出现生命的必要条件。
可是为什么同在宜居带中的火星，却一片死寂呢？
图注：宜居带中的地球和火星
原因就在于火星的大气极为稀薄，而造成这种局面的“罪魁祸首”就是磁场，火星在某个阶段失去了磁场，太阳风让它再也无法保持足够的大气，以及液态水。
火星的自转速度和地球差不多，同时考虑到它们彼此的形成也大同小异，所以火星失去磁场耐人寻味，有些科学家认为这可能是因为火星“个头”太小了的缘故，这让它的核心更快地冷却了。
而地球则是那个自转速度刚刚好，轨道刚刚好，“个头”也刚刚好的太阳系行星，最终这里有了这么多姿多彩的生命和我们。 | 
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发表于 2023-12-4 13:34:47
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