行星的形成

从尘埃到行星

地球的形成始于46亿年前 ¹ The age of the Earth in the twentieth century
Dalrymple, G. B. (2001)
Geological Society of London Special Publications
DOI: 10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14 ，在围绕年轻太阳的原行星盘中 ⁸ Protoplanetary disks and their evolution
Williams, J. P., Cieza, L. A. (2011)
Annual Review of Astronomy and Astrophysics
DOI: 10.1146/annurev-astro-081710-102548 。从微小的尘埃颗粒开始，通过一系列猛烈的碰撞和引力相互作用，最终成为我们称之为家园的行星。

冥古宙——以希腊冥界之神哈迪斯命名——代表地球最早和最动荡的时期，大约从46亿年前延续到40亿年前。在这段时间里，我们的行星从星子的集合转变为一个分化的世界，拥有金属核心和岩石地幔。

吸积过程

行星形成的第一步涉及太阳星云中的尘埃颗粒通过静电力和轻柔碰撞粘在一起 ⁹ The growth mechanisms of macroscopic bodies in protoplanetary disks
Blum, J., Wurm, G. (2008)
Annual Review of Astronomy and Astrophysics
DOI: 10.1146/annurev.astro.46.060407.145152 。这些不断增长的聚集体形成卵石，然后是巨石，最终形成千米大小的天体，称为星子 ¹⁰ The multifaceted planetesimal formation process
Johansen, A. et al. (2014)
Protostars and Planets VI. University of Arizona Press
DOI: 10.2458/azu_uapress_9780816531240-ch024 。

随着星子积累质量，它们的引力也变得更强。这使它们能够吸引和捕获更多物质，形成失控过程。在几百万年内，这些天体已经成长为月球到火星大小的原行星 ¹¹ Formation of protoplanets from planetesimals
Kokubo, E., Ida, S. (2000)
Bioastronomy 99 。

巨大撞击

地球的形成并不平静。早期太阳系是一个混乱的射击场，原行星经常碰撞。最戏剧性的撞击发生在一个火星大小的天体（通常称为忒伊亚）以斜角撞击原始地球时。

这次巨大撞击产生了深远的影响。它蒸发了两个天体的大部分，在地球周围创造了一个碎片盘，最终凝聚成我们的月球。撞击还给年轻的行星增加了巨大的热量，确保地球在数百万年内保持熔融状态。

分化和铁核

吸积和放射性衰变产生的强烈热量熔化了早期地球。在这种熔融状态下，像铁和镍这样的重元素通过一个称为分化的过程沉向中心。较轻的硅酸盐矿物向上漂浮，形成地幔并最终形成地壳。

这次铁灾难创造了地球的分层结构：一个致密的金属核心被岩石地幔和薄地壳包围。核心的形成至关重要——它后来通过液态铁的对流运动产生地球的保护性磁场。

地狱般的表面

冥古宙的地球确实是一个充满敌意的世界。其表面被全球岩浆海洋覆盖，被残留星子和小行星的持续轰击加热。大气层，如果存在的话，可能是从熔融岩石中释放的水蒸气、二氧化碳和其他挥发物的厚层。

表面温度可能超过1200°C。没有固体地面——只有在黑暗、云雾笼罩的天空下发光的沸腾液态岩石海洋。这就是地球的原始状态：一个在早期太阳系的恶劣环境中逐渐冷却和凝固的熔融球体。

然而，即使在这个地狱中，宜居性的种子也在被播种。后来将形成海洋的挥发物正通过彗星和小行星被输送。分化过程正在创造将使板块构造成为可能的分层结构。表面正在缓慢但不可阻挡地冷却。

在几亿年内，地球将从这个地狱般的景观过渡到一个拥有固体地壳、液态水海洋，甚至可能是生命最初萌芽的世界。但那个故事属于下一章：太古宙。