亲爱的读者，请你静下心来，仔细观察你周围的一切，你是否曾思考过，我们所处的这个世界，是如何形成的？我们身边的各种物质和生物，是如何出现的？而我们自己，又是如何出现在这个世界上的？无论是寿命只有3天的腹毛动物，还是寿命将近5000年的刺果松，今天地球上每一个生命，都承载了自生命起源开始长达40多亿年的演化历史。
你所习以为常的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉，每一次心跳和呼吸，每一秒的思考，都是我们的祖先在这40多亿年来演化的结果。那这一切是如何开始的？让我们回到距今45.67亿到40.31亿年前的冥古宙——地球与生命诞生的时代，来探索这一切的开端。
时间回到46亿年前，此时的银河系已经存在了约90亿年，而宇宙也已经诞生了约92亿年。在银河系一个不起眼的角落，受到银河系悬臂密度波、超新星爆发引发的激波以及周围大质量恒星的引力场的影响，一团由原子、分子和星际尘埃组成的星云内部物质弥漫而分散的状态被打破，星云中的绝大部分物质在引力的作用下聚集于星云的中心区域，形成了一颗密度和温度非常之高但仍未发光的原恒星。在原恒星引力的影响下，星云中剩余的物质开始围绕原恒星发生坍缩和旋转，逐渐形成由致密气体和尘埃组成的盘状结构——原行星盘，这也是未来行星形成的场所。
在引力的作用下，原行星盘中大量物质被聚集到原恒星，最终整个星云99.8%的物质都聚集在中央，在极高的压力和温度之下，原恒星的氢核聚变发生了，太阳由此诞生，而类似的场景，已经在银河系中发生了几千亿次，太阳的诞生对银河系来说只不过是一次再平常不过的恒星形成事件罢了，但又有谁能想到，在这个恒星系的第三颗行星上，未来会出现多姿多彩的生命呢？
目前，太阳系中最古老的物质之一——富钙铝难熔包体（CAIs），其年龄可达距今45.69亿年，这个年龄标志着太阳系的形成时间。在太阳形成之后，太阳系剩余的0.2%的物质，在外部继续相互吸引、碰撞、聚集，逐渐形成了今天八大行星的雏形。
在靠近太阳的冻结线内侧，温度很高，水和气体等挥发性物质无法凝结，只有一些高熔点的岩石和金属物质能留存下来。它们通过吸积形成了体积相对较小、密度较高的岩石态行星，即今天的水星、金星、地球和火星。
在距离太阳足够远的冻结线之外，温度很低，水、甲烷、氨等挥发性物质能够凝结成固态颗粒，形成星子并快速聚集大量物质，变得足够大，以至于它们的引力能大到俘获并保持住巨量的氢和氦，从而演化成巨大的气态巨行星（木星、土星）和冰态巨行星（天王星、海王星）。
随着星子的堆积，地球的体积和质量越来越大，内部的温度和压力也越来越高，再加上外界天体频繁的撞击和内部放射性元素衰变产生的巨大热量，整个星球处于完全熔融的炽热岩浆球状态。在熔融状态下，密度不同的物质在重力的作用下发生了分异：重的金属物质，如铁和镍，下沉到中心，形成了地核；较轻的硅酸盐物质上浮，包裹在地核之外，形成了地幔；最轻的硅酸盐物质冷却后，在地幔表面凝固，形成了最初的地壳。至少在45.4亿年前，这个过程便完成了，地球也在此时正式形成。
45亿至44亿年前的一天，一颗火星大小的行星——忒伊亚以4km/s的速度向地球飞奔而来，最终两者以9.3 km/s的速度发生了剧烈的碰撞，碰撞瞬间产生的巨大热量让这两颗表面已经固结的行星瞬间熔融，大量的物质被抛洒到太空中。在地球引力的作用下，一部分物质重新回归地球，一部分物质则开始围绕地球旋转，并相互聚集，最终形成了早期的月球。
与今天的月球不同，月球形成之时与地球距离只有约1.8万千米，是今天地月距离的约二十分之一。当时月球的内部仍然存在活跃的地质作用，并拥有一个与地球强度相当的磁场。在42.5亿到25亿年前，这个磁场一直存在，并与地球的磁场一起，保护年轻地球的大气不被太阳风破坏。虽然月球的质量只有地球的约1.23%，但就是这个小小的月球，在44亿年间约束住地球的自转轴，让其在小范围内摆动，如果没有月球，地球的自转轴可能会存在几十度的波动，这会造成地球不同纬度的气候在千万年到亿年的尺度上产生剧烈的波动。
在地球海洋形成之后，月球对地球海洋引力造成的潮汐作用，将地球的自转速度从月球形成时的1天5小时减缓到今天的1天24小时，潮汐作用还增加了海岸带环境的复杂性，这些都对地球未来的气候和生命的演化产生了重要的影响。可以说，月球在维持地球整体环境宜居性和稳定性的同时，又通过潮汐作用创造了海陆交界处环境的多样性，这为未来地球上复杂生命的出现和演化提供了坚实的基础。
在形成月球的巨大撞击之后，熔融的地球开始重新冷却，岩浆洋中的挥发性组分在高温时释放到地球表层，形成一圈包裹着地球的浓厚大气。随着地表温度逐渐降低，大气中的水蒸气也开始逐渐冷凝。最终，这些水转化为倾盆的大雨，在数百万年内降落到地球的表面，汇集在低洼处，形成了最早的海洋。而地球这主要由液态水所组成的海洋，也将成为接下来40多亿年生命起源与演化的重要场所。
今天地球上最古老的矿物晶体，是一颗发现于澳大利亚西部杰克山（Jack Hills）的锆石，距今已有44.04亿年。杰克山锆石的科学意义不仅限于它们古老的年龄，这些微小的矿物颗粒如同时空胶囊一样，通过内在的元素特征记录了44亿到33亿年前年轻地球的各种环境信息。相比于地幔来源的锆石，它们有着更多的O-18同位素，这表明形成它们的岩浆经过低温液态水的改造，而这些液态水正来自地球表面已经存在的海洋。
结合这些锆石的稀土元素特征，科学家推断出，这些锆石来源于富含长石和石英的花岗岩，花岗岩的形成需要地壳的再次熔融、分异与结晶，这个过程最终会形成陆壳。甚至有研究进一步认为，这些锆石来源的岩浆有陆地沉积物重新熔融的贡献，这意味着早在44亿到43亿年前地球表面已经存在高出海面的陆地，可以接受风吹日晒雨淋的剥蚀作用，源源不断地向海洋中贡献沉积物。所以说，在地球诞生之后的2亿年内，海洋和陆地便已经出现了。
海洋和陆地，并不是地球表面的全部，此时此刻，你一定在不断地呼吸，你每次吸入肺部的空气，便是地球大气的一部分。如果穿越回44亿年前，我们仍可以像今天一样自由呼吸吗？答案是否定的。在地月系统形成之后，随着地球表面的冷却，早期地球大气中的水蒸气大量减少，再加上火山活动不断地向外释放的气体，最终形成了以氮气和二氧化碳为主，兼有少量水蒸气、二氧化硫、甲烷、氨气、氢气、硫化氢和稀有气体的早期地球大气。当时地球上的二氧化碳压强可达今天的十倍到百倍，如此高的二氧化碳浓度导致早期地球的温室效应非常强烈，在太阳光度只有今天70%-75%的冥古宙，这维持了地球表面适宜的温度，不至于让海洋发生冻结。
所以说，早在40多亿年前的冥古宙，地球表层的三个圈层——大气圈、水圈和岩石圈已经形成。如果此时你从太空中观察，你已经可以看到一颗拥有深蓝色的海洋、飘着白色云朵的大气以及深灰色陆地的地球。在这颗年轻的行星上，宇宙中最神奇的创造之一——生命，即将诞生。那么地球上最早的生命是如何诞生的？它们诞生于哪里？需要怎样的环境和物质条件？在诞生的过程中又需要克服哪些困难？且听下回分解。
本文首发于青鸟新知，原文链接：
生命史诗 | 地球诞生记：冥古宙，一切传奇的开端
