《การรักษาสมดุลพลังงาน Maintaining Energy Balance》

【การรักษาสมดุลพลังงาน - ภาคล่าง: โลกและชีวิต Maintaining Energy Balance - Part 2: Earth and Life】

     เมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน เมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ (ประกอบด้วยไฮโดรเจน ฮีเลียม และฝุ่นระหว่างดวงดาวเป็นหลัก) เริ่มยุบตัวลง อาจเป็นเพราะคลื่นกระแทกจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่อยู่ใกล้เคียง หรือการรบกวนแรงโน้มถ่วงของแขนกังหันของทางช้างเผือก ทำให้เกิดระบบสุริยะ ในระหว่างการยุบตัว การหมุนของกลุ่มเมฆเร่งตัวขึ้น สสารรวมตัวกันที่ศูนย์กลาง ก่อตัวเป็นโครงสร้างจานแบนหมุน (จานกำเนิดดาวเคราะห์) ส่วนที่มีความหนาแน่นสูงมากตรงกลางค่อยๆ ก่อตัวเป็นดวงอาทิตย์ยุคแรกเริ่ม สสารส่วนกลางหดตัวและร้อนขึ้น ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ยุคแรกเริ่มที่อายุน้อย (ดวงอาทิตย์ยุคแรกเริ่ม) ในขณะนั้น การไล่ระดับอุณหภูมิภายในจานมีความชัดเจน: อุณหภูมิสูงด้านใน (หิน/โลหะควบแน่น) อุณหภูมิต่ำด้านนอก (ที่ซึ่งน้ำแข็งและก๊าซสามารถคงอยู่ได้) วิวัฒนาการของสสารภายในจาน: อนุภาคฝุ่นรวมตัวกันผ่านไฟฟ้าสถิตและการชนกันเป็นดาวเคราะห์น้อย (วัตถุขนาดกิโลเมตร) จากนั้นผ่านการเพิ่มพูนด้วยแรงโน้มถ่วงกลายเป็นวัตถุที่ใหญ่ขึ้น จานกำเนิดดาวเคราะห์ที่เหลืออยู่หลังจากดวงอาทิตย์ก่อตัว ดาวเคราะห์น้อยรวมตัวกันผ่านการชนกันบ่อยครั้งกลายเป็นดาวเคราะห์ โลกก็ก่อตัวขึ้นในเวลานี้ ประกอบด้วยก๊าซ (H₂, He) และฝุ่น (ซิลิเกต, ออกไซด์ของโลหะ ฯลฯ) อนุภาคฝุ่นชนกันและรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์น้อยขนาดกิโลเมตร จากนั้นเพิ่มพูนสสารรอบข้างต่อไปจนกลายเป็นโลกยุคแรกเริ่ม (ตัวอ่อนของโลก) พลังงานจลน์ที่ปล่อยออกมาในกระบวนการเพิ่มพูนถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ทำให้โลกยุคแรกเริ่มอยู่ในสถานะหลอมเหลวอย่างสมบูรณ์ เหล็กและนิกเกิลที่มีความหนาแน่นสูงจมลงสู่ศูนย์กลางของโลก ปล่อยพลังงานศักย์โน้มถ่วง (ประมาณ 10³¹ จูล) และทำให้ภายในร้อนยิ่งขึ้น ซิลิเกตที่เบากว่าลอยตัวขึ้นและค่อยๆ เย็นตัวลงกลายเป็นเปลือกโลกยุคแรกเริ่ม การสลายตัวของธาตุที่มีครึ่งชีวิตยาวนาน เช่น ยูเรเนียม-238, ทอเรียม-232, โพแทสเซียม-40 ให้แหล่งความร้อนระยะยาว (ยังคงให้ความร้อนใต้พิภพประมาณ 50% ในปัจจุบัน) การพาความร้อนในเนื้อโลกนำความร้อนภายในขึ้นสู่พื้นผิว การปะทุของภูเขาไฟปล่อยพลังงานส่วนเกินและป้องกันการหลอมเหลวมากเกินไป โลกบรรลุสมดุลพลวัตระหว่างการระบายความร้อนด้วยรังสี (กฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์) และการผลิตความร้อนภายใน (การสลายตัวของกัมมันตรังสี) หลีกเลี่ยงการกลายเป็นหินที่ตายแล้ว การปะทุของภูเขาไฟปล่อย H₂O, CO₂, N₂, CH₄, NH₃ ฯลฯ ก่อตัวเป็นบรรยากาศรีดิวซ์ น้ำบางส่วนอาจมาจากการชนของอุกกาบาตที่อุดมด้วยน้ำ (เช่น คอนไดรต์คาร์บอน) ความเข้มข้นสูงของ CO₂ และ CH₄ รักษาอุณหภูมิพื้นผิว ป้องกันไม่ให้มหาสมุทรแข็งตัว (ความสว่างของดวงอาทิตย์ยุคแรกเริ่มเพียง 70% ของปัจจุบัน) และรักษาสมดุลของปรากฏการณ์เรือนกระจก น้ำทะเลละลายไอออนจากหินภูเขาไฟ (เช่น Na⁺, Cl⁻) เริ่มต้นวงจรธรณีเคมี

     บางทีการก่อตัวของเทห์ฟากฟ้าอาจเป็นเรื่องบังเอิญ หรืออาจเป็นการจัดวางอย่างพิถีพิถันของผู้สร้าง โลกตั้งอยู่ในเขตอาศัยได้สำหรับสิ่งมีชีวิตที่มีคาร์บอนเป็นหลัก และมีแสงนิวเคลียร์ที่เสถียรของดวงอาทิตย์ส่องสว่างเป็นเวลาหลายพันล้านปี ทรัพยากรวัสดุที่จำเป็นจากซูเปอร์โนวา รวมถึงการปกป้องของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ ดังนั้นชีวิตจึงสามารถก่อตัวขึ้นบนโลกและอารยธรรมก็ดำเนินต่อไปได้ เมื่อมองไปยังจักรวาลที่สังเกตได้ในปัจจุบัน นี่คือการดำรงอยู่ที่พิเศษมากๆ ผู้คนที่อาศัยอยู่บนโลกในปัจจุบันควรขอบคุณจักรวาล อ้างอิงคำพูดตะวันตก的一句话: ขอบคุณพระเจ้า!