3．地球——上帝的宠儿

人类生存的地球是太阳系的一颗行星，太阳系是银河系内的一个小的天体系统，太阳是一颗普通恒星。太阳已诞生约有50亿年了，正处于壮年时期。根据各种资料分析，地球在约46亿年前就诞生了。从现在所了解的，在宇宙中尚未发现第二颗像地球这样存在有智慧的生命的行星。从月亮上拍摄到的地球图像看，地球是颗被白色云层缭绕着的蔚蓝色的星球。人类生活在有春、夏、秋、冬四季交替，有美丽而复杂的山川田野、有郁郁葱葱的植物和有多种多样的飞禽走兽共生的自然环境中。这是一个绚丽多彩的世界，可谓得天独厚。为了说明地球特殊的宇宙环境，不妨从太阳系的演化作一简单的描述。

德国哲学家康德和法国天文学家拉普拉斯分别于1755年和1796年提出太阳系演化的“原始星云说”。认为太阳系是由原始星云收缩形成的。200多年来，天文学家在“原始星云说”的基础上，不断修正。特别是20世纪30年代美国天文学家哈勃发现了宇宙红移，给予美籍俄国物理学家伽莫夫的热宇宙大爆炸说以有力支持。60年代微波背景辐射和类星体的发现，更进一步为宇宙大爆炸说提供了证据。尽管尚有许多问题待进一步探索，宇宙大爆炸说基本上已为大多数人接受。依据这个学说，现在的这个宇宙，大约是在150亿年前由一个原始大火球爆炸而诞生的。天文观测表明，宇宙中最老的球状星团年龄超过100亿年。60年代发现的类星体，它们距离我们有的超过100亿光年。在宇宙中还没有发现年龄超过150亿年的天体。这些老龄天体都是在150亿年前由原始火球大爆炸诞生的，显然是属于第一代天体。

从对地球岩石中的放射元素测量知道，地球的年龄大约是46亿年。从对月球、小行星和陨石等的化学元素测量，也都表明太阳系形成于46亿年前。银河系至少应该形成于50亿年以前。由此可以判断，我们的太阳及太阳系不可能是宇宙大爆炸后形成的第一代天体，而是第二代或者是第三代天体。即是说，是在第一代或第二代天体瓦解后重新形成的下一代天体。这里经历了诞生、死亡、瓦解、再诞生的过程。

大约在46亿年前，距银河系中心29000～33000光年的银盘外侧，位于银河系的一条旋臂上，有一团太阳系原始星云，初始它的密度还比较小。约46亿年前，离太阳原始星云约60光年附近，爆发了一颗超新星。这颗超新星在爆发后喷发抛射出的气壳，以冲击波的形式向四周扩散、膨胀，就好像我们现在所看到的金牛座蟹状星云一样。这颗超新星膨胀的气壳进入到太阳原始星云内，压缩太阳原始星云。我们从蟹状星云膨胀的速度来看，超新星气体外壳膨胀的压力，足可以使太阳系原始星云加速收缩；另一方面，由于太阳系原始星云获得了大量的超新星物质，增大了密度，因而也增大了引力收缩。这样在原始星云的中心部分的物质形成太阳，其余部分形成太阳系星云盘。银盘中的物质，起初形成较大的星子，它们相互碰撞，有的被撞碎，有的会粘合在一起，越来越大，形成大的行星。在离太阳1个天文单位的空间，形成了我们的地球和它的卫星——月球。在其他的位置上形成了其他的大行星、小行星和彗星等。那些尚不具备条件形成大行星、卫星以及小行星的物质，则游离在太阳系空间成为太阳系的小天体，如流星体和行星际尘埃。

太阳及太阳系的这一演化模式，能较好地说明太阳、大行星和太阳系其他天体的同位素异常现象，以及重金属的丰度等事实。可能纯属偶然，在地球形成时，它正好离太阳不近又不远，个子不大也不小，自转与公转的轨道平面相交差不多只有23度左右，轨道形状接近正圆。如果没有这种条件，就不可能有我们人类出现。

在茫茫的宇宙中，迄今只有地球这样一颗非常特殊的行星，地球的特殊，在于她上面有生命存在，特别是有智慧的生命存在。生命的出现比生命存在的条件更为苛刻。以下仅从生命存在的天文条件来看地球的宇宙环境。生命存在的必要条件是：水、空气和适宜的温度。这些条件的生成和保持取决于地球的宇宙环境。

地球能保持住水和大气，这是由于地球的质量不大也不小，可以说是恰到好处。如果地球再大一些，将会成为类木行星那样，没有固体外壳，大气的成分将以氢和氦为主。如果比地球小，则将像水星和火星一样，由于重力很小，不能保持住大气和水。

地球刚刚从太阳系原始星云中诞生时，包围着一层浓密的大气，主要是氢和氦。由于太阳的热辐射和地球自身的引力收缩使得温度上升，气体分子增加了动能，地球的引力尚不足以控制某些获得较大动能的气体分子，当其逃逸速度大于地球的表面逃逸速度时，这些气体分子将逃脱地球的控制，跑到宇宙空间，人们称这为地球的第一次脱气。那时的地球，就像现在的月球一样光秃秃的，这样大约经过了10亿多年。

在地球形成的早期10亿多年内，引力的作用使得重元素下沉，轻元素上升，逐渐形成了地核、地幔、地壳。重元素中的放射性元素所释放的热，以及地球收缩和物质分离使得地球内部温度逐渐升高，形成液态核。地球内部的气体，在高温高压下，从裂隙被挤压出地壳。此外，早期的地球，大规模的火山活动，喷发出大量的气体和水，这就是地球的第二次脱气，地球的第二次脱气形成了海洋和现在的地球大气层。现在的地球大气中几乎不含氢分子，主要是氮、氧、二氧化碳和水蒸气分子。

由此我们看到，正是由于地球的质量适中，才能保持住像氮、氧、水和二氧化碳这样的气体分子。有人作过计算，质量比地球大10倍的行星，就不会让氢和氦逃逸，表面会形成液态氨的大气或海洋。比地球质量小1/3的行星，将不可能保持住大气层，即使有大气，也非常稀薄，像火星那样。这两类质量的行星，都不可能为生命提供生存的条件。

地球生命存在的另一个重要条件是有稳定的太阳辐射。地球的质量适中，为地球生命提供了生存必需的水和空气。但是没有稳定、适宜的温度，生命也是不可能生存下去的。这又是由于有了一颗质量不大不小的太阳，它所辐射的热能非常稳定，同时地球离开太阳恰好不远也不近。太远温度低，太近温度高，都不能使生命生存下去。例如金星的质量和地球差不多，但是金星离太阳近一些，使金星表面温度高达400℃以上，液态水不能保持。

地球的轨道半径和形状也十分稳定。也就是说，地球的轨道参数变化极小，即使是有微小的变化，导致形成冰期，或者间有温度较高的时期，也不致于产生使生命无法生存下去的环境。

由此可见，天体上存在生命的条件是非常苛刻的。太阳系内，其他的行星或卫星上是否有生命存在，尚需宇航探测的结果。近年来，随着对星际航行的探索，发现木星和土星较大的卫星上也存在大气和水，或许在这些卫星上存在着低等的生命。