一切都要從宇宙說起。138億年前,宇宙從大霹靂的初始狀態開始膨脹,逐漸冷卻使基本粒子形成物質。在這之後的3億年,第一代恆星形成,透過核融合反應合成氫與氦以外的重元素。另外,大型的恆星在演化末期時經歷超新星爆炸,此時可以生成原子序比鐵更大的元素。這些經由核反應生成的元素聚集在星雲中,將在未來成為形成地球的重要成分。
太陽系的形成
46億年前,某個星雲開始塌縮,物質因為重力相互吸引,逐漸向中心累積。因為角動量守恆,星雲內的物質加速旋轉,形狀也逐漸變得扁平,稱為原行星盤。中心聚集的物質形成原恆星,隨著質量不斷增加,溫度與壓力隨之上升,最終點燃核融合反應。這顆天體,我們稱之為太陽。
原行星盤外側的物質也會相互吸引撞擊,形成微行星。其中較大的微行星容易吞併小型的微行星,導致只有少量的微行星可以持續成長,形成如今的行星。靠近太陽的區域溫度較高,易揮發的物質難以在此處聚集,因此只留下鐵質或石質微行星,最終形成類地行星。太陽系外側溫度較低,氫、氦、甲烷等物質可以穩定存在,形成氣體巨行星(類木行星)。
太陽星雲假說的證據
上文介紹的太陽系形成模型,被稱為太陽星雲假說。
這個假說可以解釋太陽系的大部分性質:
- 太陽系中所有行星公轉方向相同
- 太陽系中大部分行星自轉方向相同
- 類地行星和氣體巨行星的差異
科學家透過望遠鏡觀察銀河系中其他的星雲,也有發現類似於原恆星和原行星盤的特徵(相關論文)。
回到地球
地球歷史開始了。46億年前,微行星相互碰撞形成原始的地球。在接下來的數億年,地球不斷吸積軌道附近的物質,從半徑十公里成長至接近現在的大小。這個時期被稱為冥古宙,是地球歷史中第一個被承認的時期。下一篇文章將會詳細討論冥古宙的地球,記得繼續關注喔~