地球是怎么形成的？由外部物体的碰撞形成，地球遭受了无数次撞击

科学家在太阳系之外探测到5000多颗行星，据估计，至少有25%的恒星拥有行星。然而，天文学家还没有确定地找到一颗有生命的类地行星。地球的形成和组成历史一直是一个人类未解难题。最近的研究发现，如果地球目前的最新成分仅由最原始的岩石陨石组成，其预期并不会完全一致。由于较小岩石体的无数撞击，地壳的化学组成随着时间的推移发生了变化。

图1，地球的内部结构

一、太阳系和地球

太阳系是离我们人类最近的一个星系，由一个恒星和8大行星组成。恒星是太阳，行星以距离太阳远近分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

图2，太阳系

我们生活的星球是地球，它包括四大圈层，岩石圈、生物圈、水圈、大气圈，正因有这4个圈层的存在，才为我们人类提供了宜居的生态环境、丰富的资源和食物来源。

图3，地球

二、地球的形成

地球是如何形成的，目前，比较主流的观点是认为，地球是宇宙中的小陨石经过多次碰撞形成的。像地球这样的岩石行星的形成模型都是围绕着碰撞旋转的。

图4，陨石撞击地球

根据这一观点，这个过程始于一个充满尘埃和气体的旋转盘，中心是一个年轻的太阳。绕太阳运行的尘埃和气体来自于一个更大、更冷的分子气体云，它们坍缩形成了太阳。

图5，太阳

一些坍缩的云有太多的角动量来落入年轻的太阳，而是围绕着它形成了一个圆盘。当圆盘冷却时，它的固体成分积累成许多行星积木，或称“星子”。这些星子经常相互碰撞，导致了吸积和生长，最终形成了岩石行星。

图6，行星

三、地球遭受了无数次碰撞

在这个行星形成的时期，整个行星的积累需要数十万次的碰撞。随着更大的物体的增长，它们对邻近的物体产生了更多的引力，这导致一些碰撞更加剧烈，即使是最温和的碰撞也会产生一些碎片。

图7，陨石撞击地球图

这些碰撞是形成行星组成和太阳系结构的关键因素。例如，巨大的撞击是对大质量卫星形成的有利解释，包括地球上的月球和冥王星上最大的卫星Charon 。

图8，人类登月

这些碰撞也在其他看似更微妙的细节中发挥了作用，例如，行星的自旋轴向外倾斜，比如天王星，它的自旋轴与它的轨道平面平行。因此，认为这些碰撞会影响行星的组成也就不足为奇了。

图10，陨石

四、地球碰撞的证据是什么

理解碰撞如何改变观测到的成分的关键取决于行星的内部结构。包括地球在内的行星，在结构组成上并不均匀。相反，它们被区分或分离成不同的层次。例如，地球上有一个富含金属的铁镍核，周围是致密的镁和硅酸铁，顶部有较轻的硅酸盐浮壳。

图11，板块构造

这种差异——中心是较重的化合物，外层是较轻的化合物——意味着较轻的物质更容易被碰撞事件去除。这种脆弱性对于不穿透或暴露在地球更密集的内部层的更温和的碰撞尤其重要。

图12，板块运动

然而，这情况也有一个重要的细微差别。在地壳和地幔中发现的组成差异不仅基于不同元素的质量密度，还基于这些元素相互之间形成分子的相容性。例如，一些稀土元素，如钐（Sm）和钕（Nd），与地幔矿物不相容，因此尽管是相对较重的元素，但仍被“推”到地壳上。

图13，地球化学元素

由于这一细节，同位素Sm到Nd的放射性衰变已被用于地球化学中研究地壳和地幔的演化。然而，与被认为是建造地球的星球代表的陨石相比，地球有超量的Nd。

图14，印尼布罗莫火山

对于明显过量的Nd，有三种相互竞争的解释。一种观点认为，过量的只是“明显的”，更多的Nd存在于地幔深处，但超出了目前取样技术的范围。另一种观点是，建造地球的陨石在组成上并不相同，因为太阳周围的吸积盘并不均匀；这可能是在Nd亏损的陨石。另一种可能性是地壳在形成过程中不断被撞击侵蚀，导致地壳中优先发现的元素的更大损失。

图15，地球板块

虽然Sm和Nd都与地幔不相容，但这种不一致与Nd稍显明显。因此，随着地球的形成，地壳中Nd与地幔中Nd的比值都高于Sm的相同比值。正因为如此，地球上比Sm更多比例的Nd通过碰撞从地壳中移除。

图16，火山喷发

五、地壳中过量的Nd解释

弗罗萨德等人认为，几乎没有证据支持隐藏的Nd理论。他们声称，由于在地球生长的最后阶段，地幔的深对流性质，Sm和Nd混合得太好，无法完全解释过量的Nd。为了确定地球的组成部分的成分变化量，他们使用精细的质谱技术分析了被认为是建造地球的部分代表的陨石。

图17，地幔对流

根据测量结果，为了解释地壳中Nd的过量现象，多达20%的地球可能在其形成过程中被碰撞事件移除。作者指出，这种碰撞侵蚀也会去除其他可能在地壳中积累的稀土元素。这将为其他的谜团提供一个解释，比如地壳中明显缺乏铀、钾和钍。

图18，陨石

有线索表明，地球并不是唯一一个遭受碰撞成分改变的星球。例如，在太阳系内，一次大的碰撞是导致水星上缺乏地壳和地幔的有利解释。在太阳系之外，巨大的撞击也可能是造成一些系外行星高质量密度的原因，如GJ 376和开普勒-107c。

图19，陨石撞击

虽然弗罗萨德等人的发现并没有直接解释为什么地球支持生命的能力可能与众不同，但它突出了岩石行星之间丰富的多样性，以及人们对形成这些行星的事件知之甚少。

图20，行星

综上所述：地球是由宇宙中的陨石发生多次碰撞形成的，地球的结构组成是不均匀的，内部是硅镁层、外部是硅铝层。