40亿年前的地球和今天有着截然不同的环境,那么那个时候地球的天空是什么样子的?
夜幕下的星空是多么的美丽啊!那些闪烁的星星是那么的平静、安详,既像一只只明亮的眼睛,又像一盏盏亮晶晶的银灯,看着我,照着我,使我产生许许多多的幻想。
在人类短短的一生中,天空中的一切似乎是一成不变的,并不是它们不变,而是我们观察的时间太短。但是我们的地球却存在了数十亿年,在这个漫长的时间段内,足以让一颗恒星经历诞生、燃料耗尽和死亡,而星系这这段时间内也会发生合并,宇宙也会膨胀的更加广阔,等等。
这些变化足以让我们想到这样的问题:在地球诞生初期的夜空和现在有什么不同?那时的天空跟现在一样?还是更加明亮?
当我们凝视遥远的宇宙时,可能会觉得我们实在眺望无限远的深处。但事实上,我们所看到的恒星都是以下两种类型:要么这些恒星离我们非常近,要么这些恒星本质上非常明亮。
在夜空中最亮的10颗恒星中,有一些是离我们较近的恒星,如:天狼星和半人马座阿尔法星,它们相距地球不到10光年。但也有一些本质上非常亮的恒星,如:参宿四和参宿七,它们相距地球有数百万光年,但它们的亮度都是太阳的10万倍以上。
天狼星(左),参宿四(中)和参宿七(右)
我们人类在裸眼的情况下想要看到一颗恒星,那么它的视星等必须是+6或更亮,否则这颗恒星将超出人类视觉所能探测的极限。这样的恒星在银河系中很多恒星都达不到,那么想要用肉眼看到这些恒星,那么它们的密度必须非常大,亮度才会提升,才有可能被我们看到。
其实在地球上,我们在整个天空中,只能看到大约6000颗恒星,其他的恒星都是无法看到的。这个数字还是假设我们在一个完全没有光污染情况下的数据。如果天空、或者地面上的光源照亮了大气层,我们根本看不到星星。
单个恒星会受到距离和亮度的限制,但是那么扩散和延伸的物体会显得更加明亮,例如:某些星团、球状星团、甚至是整个星系,在地球的夜空中,光污染程度较低的情况下,这些由发光恒星组成的结构也是可见的。但是光污染严重时,这类物体首先会从我们的视野中消失。
在遥远的过去,地球、太阳系、银河系和宇宙和今天不同,也就是说,在很久以前,我们在地球上看到的夜空也会非常不同。假如在45亿年前地球上有一个人类,在太阳系最初形成并处在最初的进化阶段时,他会看到什么?
在我们的夜空中会有更多明亮的行星。
如果一直在夜晚黎明前观察东方的天空,你就会发现一连串明亮的亮点。除了明亮的蓝色恒星轩辕十四(狮子座 α 星)之外、金星、火星、木星甚至水星都聚集在那里,其中金星的光芒最为明亮。
而且在早期的太阳系模型中,可能会存在更多的行星,并且木星、土星、甚至天王星和海王星可能在数十亿年前离太阳的距离更近。
今天的天王星处于肉眼无法观测的极限,但在早期的太阳系中木星和土星比现在更加明亮,天王星和海王星也是肉眼就能看到的。还有在太阳系中,还存在着已经被毁灭的行星。
成千上万颗明亮耀眼的星星。
今天我们看到离太阳最近的恒星有4光年远,而且如果我们从地球上的任何方向往外看30光年,我们会发现在这个范围内大约只有300颗恒星。
但是我们的太阳和其他恒星一样,并不是孤立形成的。也就是说,大约在45亿年前,太阳系只不过是一个巨大的恒星形成区域的的一部分,在这个更大的区域内可能产生了数千颗恒星,共同组成了一个星团,其中有许多恒星比太阳暗的多,也有些恒星要比太阳亮的多。
也就是说,太阳最初是处在一个星团中的恒星,在太阳形成的初期,整个太阳系充满岩石和尘埃碎片,等一些尘埃落定以后,各个行星形成,我们会发现天空中布满了成千上万颗恒星,它们比我们今天看到的星星离我们更近、更亮。
在数千万年或更长的时间里,天空在晚上绝对是闪闪发光的。
月球的形成会打破地球布满繁星的天空
在地球形成后大约5千到1亿年,一颗名为忒依亚的原行星与地球相撞,碎片在相对较短的时间内聚合成了月球。
然而在很长一段时间里,月球和地球表面温度都非常高,这种情况可能持续了几百万年,这意味着此时的月球和地球都会发出可见光,这样就会照亮地球的夜空形成光污染。所以这是的地球上应该什么也看不到。
几亿年后,形成太阳的星团开始分裂。
开放星团也是有寿命的,在引力相互作用将大多数恒星驱逐出星团之前,它的寿命很少超过5亿年。太阳被踢出星团以后,我们在地球上看到的夜空与今天看到的也会大致一样,只有细微的差别。
这些细微的差别包括星系尺度内的变化,因为太阳在银河系中运行一圈需要2.26亿年,数十亿年的地球在银河系中的未知肯定和今天有差别,这样就会造成有些恒星离我们越来越近或者越来越远,光度上发生变化,甚至是有些恒星出现有些消失,但是恒星数量和整体亮度上是保持不变的。当然还有可能会发现我们离有些星团更近或者更远,在数十亿年的尺度上天空中的很多o和b星会经历诞生和死亡。
关于其他的星系,本身我们肉眼能看到的就很少,而宇宙膨胀也只会影响非常遥远的星系,所以在星系上变化可能不大。但是我们可能看到一些矮星系被银河系吞噬的过程,而大小麦哲伦星云在数十亿年前在天空不可见,因为它们离银河系还比较遥远。
所以,数十亿年前地球上的夜空在细节上和今天有着非常大的不同,但大部分的变化都来自于太阳在任何特定时间点所处的环境。在我们人类短暂的时间尺度上,我们今天所看到的天空似乎是一成不变的,但在40亿年前的观察者看来,我们今天所看到的一切(可能除了仙女座星系)剩下的一些都是完全陌生的。