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40億年前的地球和今天有着截然不同的環境,那麼那個時候地球的天空是什麼樣子的?
夜幕下的星空是多麼的美麗啊!那些閃爍的星星是那麼的平靜、安詳,既像一隻只明亮的眼睛,又像一盞盞亮晶晶的銀燈,看着我,照着我,使我產生許許多多的幻想。
在人類短短的一生中,天空中的一切似乎是一成不變的,並不是它們不變,而是我們觀察的時間太短。但是我們的地球卻存在了數十億年,在這個漫長的時間段內,足以讓一顆恆星經歷誕生、燃料耗盡和死亡,而星系這這段時間內也會發生合併,宇宙也會膨脹的更加廣闊,等等。
這些變化足以讓我們想到這樣的問題:在地球誕生初期的夜空和現在有什麼不同?那時的天空跟現在一樣?還是更加明亮?
首先我們看下,今天的夜空是什麼樣子的?
當我們凝視遙遠的宇宙時,可能會覺得我們實在眺望無限遠的深處。但事實上,我們所看到的恆星都是以下兩種類型:要麼這些恆星離我們非常近,要麼這些恆星本質上非常明亮。
在夜空中最亮的10顆恆星中,有一些是離我們較近的恆星,如:天狼星和半人馬座阿爾法星,它們相距地球不到10光年。但也有一些本質上非常亮的恆星,如:參宿四和參宿七,它們相距地球有數百萬光年,但它們的亮度都是太陽的10萬倍以上。
天狼星(左),參宿四(中)和參宿七(右)
我們人類在裸眼的情況下想要看到一顆恆星,那麼它的視星等必須是 6或更亮,否則這顆恆星將超出人類視覺所能探測的極限。這樣的恆星在銀河系中很多恆星都達不到,那麼想要用肉眼看到這些恆星,那麼它們的密度必須非常大,亮度才會提升,才有可能被我們看到。
其實在地球上,我們在整個天空中,只能看到大約6000顆恆星,其他的恆星都是無法看到的。這個數字還是假設我們在一個完全沒有光污染情況下的數據。如果天空、或者地面上的光源照亮了大氣層,我們根本看不到星星。
單個恆星會受到距離和亮度的限制,但是那麼擴散和延伸的物體會顯得更加明亮,例如:某些星團、球狀星團、甚至是整個星系,在地球的夜空中,光污染程度較低的情況下,這些由發光恆星組成的結構也是可見的。但是光污染嚴重時,這類物體首先會從我們的視野中消失。
在遙遠的過去,地球、太陽系、銀河系和宇宙和今天不同,也就是説,在很久以前,我們在地球上看到的夜空也會非常不同。假如在45億年前地球上有一個人類,在太陽系最初形成並處在最初的進化階段時,他會看到什麼?
在我們的夜空中會有更多明亮的行星。
如果一直在夜晚黎明前觀察東方的天空,你就會發現一連串明亮的亮點。除了明亮的藍色恆星軒轅十四(獅子座 α 星)之外、金星、火星、木星甚至水星都聚集在那裏,其中金星的光芒最為明亮。
而且在早期的太陽系模型中,可能會存在更多的行星,並且木星、土星、甚至天王星和海王星可能在數十億年前離太陽的距離更近。
今天的天王星處於肉眼無法觀測的極限,但在早期的太陽系中木星和土星比現在更加明亮,天王星和海王星也是肉眼就能看到的。還有在太陽系中,還存在着已經被毀滅的行星。
成千上萬顆明亮耀眼的星星。
今天我們看到離太陽最近的恆星有4光年遠,而且如果我們從地球上的任何方向往外看30光年,我們會發現在這個範圍內大約只有300顆恆星。
但是我們的太陽和其他恆星一樣,並不是孤立形成的。也就是説,大約在45億年前,太陽系只不過是一個巨大的恆星形成區域的的一部分,在這個更大的區域內可能產生了數千顆恆星,共同組成了一個星團,其中有許多恆星比太陽暗的多,也有些恆星要比太陽亮的多。
也就是説,太陽最初是處在一個星團中的恆星,在太陽形成的初期,整個太陽系充滿岩石和塵埃碎片,等一些塵埃落定以後,各個行星形成,我們會發現天空中佈滿了成千上萬顆恆星,它們比我們今天看到的星星離我們更近、更亮。
在數千萬年或更長的時間裏,天空在晚上絕對是閃閃發光的。
月球的形成會打破地球佈滿繁星的天空
在地球形成後大約5千到1億年,一顆名為忒依亞的原行星與地球相撞,碎片在相對較短的時間內聚合成了月球。
然而在很長一段時間裏,月球和地球表面温度都非常高,這種情況可能持續了幾百萬年,這意味着此時的月球和地球都會發出可見光,這樣就會照亮地球的夜空形成光污染。所以這是的地球上應該什麼也看不到。
幾億年後,形成太陽的星團開始分裂。
開放星團也是有壽命的,在引力相互作用將大多數恆星驅逐出星團之前,它的壽命很少超過5億年。太陽被踢出星團以後,我們在地球上看到的夜空與今天看到的也會大致一樣,只有細微的差別。
這些細微的差別包括星系尺度內的變化,因為太陽在銀河系中運行一圈需要2.26億年,數十億年的地球在銀河系中的未知肯定和今天有差別,這樣就會造成有些恆星離我們越來越近或者越來越遠,光度上發生變化,甚至是有些恆星出現有些消失,但是恆星數量和整體亮度上是保持不變的。當然還有可能會發現我們離有些星團更近或者更遠,在數十億年的尺度上天空中的很多o和b星會經歷誕生和死亡。
關於其他的星系,本身我們肉眼能看到的就很少,而宇宙膨脹也只會影響非常遙遠的星系,所以在星系上變化可能不大。但是我們可能看到一些矮星系被銀河系吞噬的過程,而大小麥哲倫星雲在數十億年前在天空不可見,因為它們離銀河系還比較遙遠。
所以,數十億年前地球上的夜空在細節上和今天有着非常大的不同,但大部分的變化都來自於太陽在任何特定時間點所處的環境。在我們人類短暫的時間尺度上,我們今天所看到的天空似乎是一成不變的,但在40億年前的觀察者看來,我們今天所看到的一切(可能除了仙女座星系)剩下的一些都是完全陌生的。