问题

相比较水星、金星、火星,为什么地球要大些?

回答
这可不是什么“外挂”或者“设定”,地球之所以比水星、金星和火星大,是有其深刻的形成原因的。要理解这一点,咱们得回到太阳系的诞生那一刻。

想象一下,几十亿年前,太阳系还是一团巨大的、旋转着的尘埃和气体云,我们称之为“太阳星云”。这团云在引力作用下开始收缩,中心变得越来越热、越来越密集,最终点燃了核聚变,太阳就这么诞生了。

在太阳周围,剩下的尘埃和气体并没有消失,它们也围绕着年轻的太阳旋转,形成了一个扁平的盘状结构,就像一个巨大的旋转披萨饼,这就是“原行星盘”。在这个盘里,微小的尘埃颗粒开始互相碰撞、粘连,就像滚雪球一样,逐渐长大,变成“星子”。

这些星子继续碰撞、吸积,越来越大,最终形成了我们今天看到的行星。而在这个过程中,一个关键因素决定了行星的大小,那就是它们在原行星盘中的位置。

1. 原行星盘的物质分布不均:

刚开始,原行星盘里的物质并非均匀分布。在靠近太阳的地方,因为温度高,大部分的挥发性物质(比如水、甲烷、氨等)都以气体形式存在,很难凝聚成固体。所以,在内太阳系,行星的形成主要依靠的是岩石和金属这些熔点高的物质。

而随着距离太阳的增加,温度降低,越来越多的挥发性物质开始凝结成冰粒。这意味着在外太阳系,原行星盘里的物质总量要比内太阳系多得多,而且是以更丰富的冰化合物和尘埃形式存在的。

地球、金星、水星和火星都属于“内太阳系”,它们在原行星盘中的形成区域大致是相似的。然而,即便是在内太阳系内部,物质的分布也不是绝对均匀的。

2. 形成过程中的吸积优势:

地球比金星和火星大,尤其明显。这背后可能有多方面的原因:

形成时间与位置的微小差异: 虽然都在内太阳系,但地球形成时所处的轨道区域,在原行星盘中可能恰好拥有更丰富的可吸积物质。这可能与早期星云的密度分布或者其他物质流有关。
“顺风顺水”的吸积过程: 想象一下,就像在足球比赛中,有的球队开局就顺风顺水,球员配合默契,进球如麻。地球的形成可能就经历了一个相对更“顺利”的吸积过程。它可能更早地形成了一个质量足够大的核心,从而能够利用更强的引力吸引周围的物质,形成了一个“滚雪球”效应。反之,如果早期的碰撞和吸积过程不太顺利,或者核心形成的慢一些,就可能导致最终的质量较小。
与其他行星的“争夺”: 行星的形成是一个竞争的过程。在同一轨道区域,几个潜在的行星体都在争夺周围的物质。如果某个行星体形成的早,质量也大,它就能更有效地吸引和吞噬掉附近的星子和尘埃,从而抑制其他行星体的长大。地球可能在这个过程中,在某些方面占据了优势。

具体到水星、金星和火星为什么比地球小:

水星: 它是距离太阳最近的行星。在形成初期,这里的高温使得大部分挥发性物质无法凝结,可供形成行星的物质相对较少。而且,有理论认为水星在形成过程中可能经历过一次巨大的撞击,导致其外层物质被剥离,最终形成了较小的尺寸和较高的密度(主要由金属构成)。
金星和火星: 它们虽然比水星大,但仍然比地球小。这可能与它们形成区域的物质密度有关,或者在吸积过程中不如地球“幸运”地获得了更多的物质。火星尤其特殊,它形成得可能比较早,但由于其轨道与地球和木星的轨道“互动”,导致其成长受到限制,甚至可能丢失了部分大气。

3. 后期演化与“重塑”:

行星形成后,其大小也不是完全固定的。在早期太阳系,还存在着大量的“吸积盘残余”物质以及其他巨大的行星胚胎。

撞击事件: 巨大的撞击事件可以改变行星的大小和构成。例如,地球之所以拥有月球,普遍认为是由一个火星大小的天体撞击地球产生的。这次撞击可能带走了地球的一部分物质,但也可能将地球推到了一个更有利于其继续吸积物质的位置。虽然有物质损失,但整体的形成过程可能因此变得更加“强大”。
引力扰动: 巨大的气态行星(如木星和土星)的形成,对内太阳系行星的形成和演化也产生了巨大的影响。它们的强大引力可以扰动小行星带中的物质,将一些物质抛射出去,或者将它们导向行星的轨道。这种“引力馈赠”或“引力阻止”也可能在行星大小的差异中扮演了角色。

总结一下,地球之所以比水星、金星和火星大,并非偶然,而是其在太阳系形成初期,在原行星盘中物质分布、吸积过程的效率、以及后期演化过程中(包括可能的撞击和引力扰动)综合作用的结果。

打个比方,就像在一片肥沃的土地上种庄稼,有的地方土壤更肥沃,有的地方水分更充足,有的地方光照更合适,这些因素都会影响庄稼的长势。地球就像是那个在合适的时间、合适的地点,遇到了最适合它生长的“土壤”和“水分”的种子,最终长成了最大的“果实”。而水星、金星和火星,则可能在某些环节上略显不足,或者受到了更多的“干扰”,导致最终的大小有所不同。

所以,地球的“大个子”地位,是亿万年来宇宙演化的一个缩影,是多重因素精密配合的结果。它是一个集“天时”、“地利”和自身“造化”于一身的产物。

网友意见

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目前一般认为是木星的内迁(最近曾到达1.5天文单位处),通过引力作用部分清除了火星-小行星带的原始星际物质。导致火星严重偏小、第五颗类地行星夭折。

部分物质在经过更内层的空间时发生碰撞,成为地球和金星的一部分(有假说认为这是地球和金星最初诞生的原因之一,或者说木星的内迁加速了地球和金星的体积增长过程)。导致地球和金星总质量偏大。

水星则是因为经历了一次剧烈的碰撞,失去大量地幔物质,留下一个显著巨大的核。其实地球和金星经历过同等甚至更大烈度的撞击,但是地球和金星原本就相对胖,逃逸速度更大,再加上距离太阳比较远,撞击出来的物质又吞了回去许多。水星就不行了,自身就比较弱,离太阳又近,损失惨重得多。

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