蓝色地球,其实有一段黑历史

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自从有卫星以来,人们第一次知道了从太空中看,地球就是一颗蓝绿相间的行星——蓝色的是海洋,绿色的是陆地上的植被。从那以后,每当人们想起地球,都会首先想起这个经典的形象。

图1地球(图片来源:NASA)

但实际上,地球的形象并不是亘古不变的。在植物登陆之前的40多亿年的漫长岁月中,地球的外貌就好像川剧中的变脸大师一样,变化过不下10次。

一、45.5亿年前

这时候地球才刚刚诞生——简单来说,就是无数千米直径的小行星相互碰撞,并汇聚长大。在碰撞中,动能转化为热能,让原本为石质的小行星熔融变成岩浆,同时小行星本身携带的放射性元素因为小行星熔融而开始下沉并汇聚到地核中,以放射性衰变的形式源源不断地为地球提供热量。

这时候,整个地球就是岩浆球,因此也没有海陆之分,那时候的地球可能长这样↓

图2地球形成于大约45.5亿年前,无数小行星的撞击让地球变成一个红彤彤的岩浆球,图片中的环状就是撞击产生的。(图片来源:flickr/KevinGill)

二、45亿年前

大概还是45亿年前,地球形成后很快开始冷却——这很好理解,一杯热水放在室温下会变成常温水,炽热的地球在平均温度-℃的宇宙中自然也会变凉。明亮的岩浆冷却后变成了黑乎乎的玄武质岩石,它们覆盖在地表,让地球变成黑色。

当然,这个过程是逐步发生的,先是红背景下产生小黑斑,然后黑斑变大,红色退缩,最后黑色差不多覆盖整个地球。最终,地球整体变成个黑球。

图3地球逐渐冷却的过程,黑色越来越多,最终将会变成一个黑地球(图片来源:wikipedia/JackMadden)

这时候依然没有一般意义上的海陆之分,但如果你把岩浆海也叫海的话,那么地球陆地上大概是这样的↓。这时期的地球上,“陆地”全部由黑色玄武岩构成,天空由温度高达数百摄氏度乃至上千摄氏度的铅灰色硅酸盐云构成。“海洋”则是红色的流动岩浆。

图亿年前地球景象想象图(图片来源:NASA)

三、约44亿年前

随着地球的降温,地表终于整个凝固下来,原本炽热的硅酸盐云也因冷却而以硅酸盐雨的形式降落到地表(这里的硅酸盐云,可以简单理解为各种岩石熔融蒸发的产物;硅酸盐雨,简单理解就是熔融态的沙子。依然无法想象的话,去搜一搜吹玻璃的图片,大概就是那种效果)。

然后,随着温度继续降低,云层中的水蒸气也得以冷却凝结,变成雨水了。这些水蒸气大多来自岩浆,岩石的成分中其实也有水,它们以水分子,或是氢根、氢氧根离子的形式保存在岩石中,待岩石熔融后就混入岩浆中,最终因化学反应而形成自由的水分子,随着岩浆暴露在地表,水分子就以蒸汽形式蒸发到大气中。这是地球上大部分水的来源。

这时候,整个地球可能都被海洋包围,海洋中星星点点分布着大量火山,这些火山或在水面之上构成小型火山岛,或在水下形成海底火山——总之,这时候地球的地壳、地幔、地核三层的圈层结构还没有形成,因此并不存在板块活动与绵延的山脉。

图5当时的地球或许长这样,整个被海水包裹,海洋中零星分布着小型火山岛(图片来源:wikipedia)

如果贴近岛屿看,可能还会发现有大量的玄武岩石柱存在,其构成的风景可能如下图:

图6玄武岩石柱(图片来源:wikipedia)

现在地球上也有很多这种风景,比如大名鼎鼎的巨人之路等等,当然现在很难出国看,那也没关系,中国国内到处都是这种石柱风景,其中最著名的可能要数福建漳州滨海火山国家地质公园了。

图7巨人之路的风光(图片来源:OsipKokin)

四、约40亿年前

地球此时可能已经形成了圈层结构,也开始形成板块运动了(但是很多科学家认为并没有,此问题很有争议)。在板块运动的作用下,地球上原本形成的小小的零星陆块开始碰撞到一起,陆地从岛屿和小陆块变成大片陆地,陆地上也开始出现山脉。

另外,不断的火山活动,也让火山岛的面积开始扩大,甚至连成一片,地球上出现了大大小小的陆地。

但此时,太阳系中开始出现大规模的小行星碰撞事件,无数小行星接连不断撞击在内太阳系的各大岩石行星上,科学家将此次事件称为后期重轰炸事件。

图8处于重轰炸时期的地球,那时虽然有了陆地,但地球可能就是一张“麻子脸”(图片来源:NASA)

这时候的地球上,也可能与月球、火星、金星类似,出现了许多陨石坑。那时的地表荒芜干燥,其宏观的景观以陨石坑为主。其中大型陨石坑中央凹陷,周围隆起形成环形山。在环形山中间,可能形成巨大的湖泊,在环形山上同时也形成了向下方流动的河流。但此时的陆地依然荒芜无比,毫无生命迹象。

图9环形山中间的湖泊(图片来源:NASA)

与此同时,由于地表出现了高低起伏,也因此出现了河流,河流在流动过程中,开始冲刷周边的玄武岩陆地,将这些玄武岩磨碎并带走。在有些长长的河流中,由于河流的长途搬运,玄武岩的许多深色矿物都被侵蚀消失,只留下浅色矿物,因此,此时的地表除了出现深色的岩浆岩之外,还开始出现浅色的沉积岩。

图10现代在玄武岩石柱间穿行的河流,40亿年前的地球陆地上这种风景可能到处可见,但无一例外,没有任何生命(图片来源:wiki


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