1. 首先,我們討論太陽系是如何產生的。到目前為止,我們還無法確定太陽系是如何產生,因此,太陽系的起源理論僅是一種假設。但是隨著天文學家探測到宇宙更深處,蒐集到更多證據,這個假設也就越來越可信。
2. 今日多數人支持的假設是宇宙的年齡大約是150億到200億年,太陽和它的行星群大約在46億年前從一堆充滿宇宙塵埃與空氣的星雲中誕生。大部分物質被濃縮成一團結實有質量的東西,那就是太陽;其餘的物質也開始分別結成一小團,那就是行星。
3. 地球被濃縮結成一團的時候,它的組成物質分布也越來越層次分明,較重的物質像是鐵和鎳,往地球的中心沉下去,較輕的物質則靠往地球表面,如同輕的物質浮出液體。
4. 這些較輕的物質之中,最輕的氫與氦形成地球最早的大氣層。但是地球跟土星、木星不一樣,地球太小,它的地心引力太弱,沒有辦法拉住最早形成的大氣層,最後這些氣體都跑到太空去了。
5. 隨著時間過去,地球的組成物質也越加層次分明,隨著鐵和鎳不斷集中到地心、累積成地核,密度較小、而且部分熔化成液態的鐵鎂矽酸鹽,形成包覆地核一層厚膜,更輕的物質持續浮在地球表面。
6. 當地球表面開始冷卻,地球表面的物質(以矽為主),也開始變硬。跟整個地球半徑相比,地殼厚度是相當薄的,就像蛋殼與整顆蛋的比例那樣。
7. 地殼,在溶化成流質的地層之上,凝固成一個很大的板塊。這個大板塊,會因為部份地區隆起或下沉而移動。
8. 地球內部極熱的狀態,也會把許多氣體從地底逼出來,這些藏在地層底下的氣體通常透過火山活動跑出來。這些從地底冒出來的氣體構成了地球史上第二階段的大氣。
9. 為了探索地球生命的起源,我們必須知道地球史上第二階段的大氣組成氣體是什麼。
10. 我們現在的大氣組成包含78%的氮氣,21%的氧氣,1%的氬氣,0.033%的二氧化碳,以及一些微量的稀有氣體,例如氦與氖。
11. 許多已知的證據顯示,地球最早形成的大氣完全不含氧氣,所以當然不可能是現今這種會氧化物質的大氣。
12. 有關地球早期大氣的各種假設,目前最被接受的一種說法是由火山噴發的氣體所組成。這些氣體包括水H2O、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、硫化氫H2S、氮N2、氫H2;這些氣體混合在一起,很容易產生HCN氰化氫,所以,氰化氫應該也是早期大氣的成分之一。
13. 地球早期大氣中的大部分的水蒸氣,也有可能是來自於撞到地球的彗星,因為彗星主要成分是水。據信甲烷CH4也出現在早期的大氣中,因為太空中有很多甲烷氣體連成的大片區域或者圍繞著某些星星。
14. 提醒一點,以上這個推理出來的早期大氣層模型,是沒有氧氣,但充滿氫氣的。(摘錄Carol H. McFadden, William T. Keeton的《生物學》)
分析推論:
1. 為什麼地球早期的氣體以「氫、氦」為主,現在卻是「氮、氧」為主?Carol H. McFadden, William T. Keeton認為,地球太小,它的地心引力太弱,沒有辦法拉住最早形成的大氣層,最後這些氣體都跑到太空去了。這是透過比較地球與木星的質量而來的結論。
2. 另一種可能,早期的氣體沒有跑掉,但是變了。當時的「氫、氦」,經過一連串核融和、核分裂反應,而變成現在常見的元素,例如氣體的「氮、氧」。
3. 引起融合與分裂反應的力量來源:地球當時的熱能、雷電、紫外線和地心引力。氫、氦如果不斷被電擊,或是被吸入地底,處在高溫高壓下,就有機會融合或分裂成較大的原子,例如「氮」。
4. 到底要蛻變成多大或多小的原子,要依據它們周遭環境的條件來決定,顯然,在「地心」,最適當的原子是「鐵、鎳」,「原子量」分別是「56、59」;「地表」最適當的原子是「矽」,「原子量28」,大氣的原子是「氮、氧」,「原子量14、16」。
5. 「鈾」,老是在放射衰退,顯然對地球來說它太大顆了(原子量238),但是,這麼不適應地球環境的大元素怎麼來的呢?地球早期核融合而來的,被彗星帶來的機會很小,對吧?太陽系一爆炸就到處都是鈾,這個可能性更低。
6. 古代的地球與現在地球,還有一個明顯的差異:現在的層次更加分明。古代地球層次沒那麼分明代表什麼意思?古代的地球亂度大,現在的地球亂度比較小、氣候比較穩定。
7. 亂度大,代表分子、原子之間碰撞變激烈,那麼,「氫、氦、硫、氮、碳」等原子要互相結合成「有機分子」,就變得容易多了,所以,當時空氣中應該有很多一團、一團的「有機分子」,生命的起源就從這裡開始。
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