地球的积累与分化

体积更大的天体更能有效吸引物质。它们彼此碰撞、散射，有时还会损失质量。因此，地球的生长是合并、解体和引力相互作用之间不断变化的平衡。若想了解更广泛的背景，请探索行星系统的形成。[4]

吸积所做的不只是增加物质。它还提供了能量。大型碰撞可能使年轻地球的广大区域熔融，而连续发生的撞击则可能中断其冷却过程。岩浆海指一层规模可观的熔融或部分熔融硅酸盐岩石；它不一定表示曾发生过一次持续不断、覆盖整个行星的事件。[6]

冷却所依赖的不只是岩石的温度。熔融表面上方的大气可能减缓热量散失，而后来的撞击又会再次注入能量。因此，不同的吸积历史会产生不同的熔融深度和持续时间。[6]

地球最后的主要组装过程持续了数千万年；一些模型所描述的历史甚至延续到1亿年以后。持续时间取决于所采用的物理假设和证据，因此，把完成时间简单定在约3000万年前会掩盖这种不确定性。[8]

关于月球起源的主流解释认为，它源于一次与正在增长的地球发生的巨大碰撞。进入轨道的物质随后聚集形成月球。在广为人知的版本中，撞击体通常被称为忒伊亚，大小大致相当于火星，但其大小和碰撞几何条件是模型设定，而非测量得到的事实。其他成功的模拟则从不同的比例开始。[9]

地球和月球在若干元素的同位素组成上非常相似。撞击模型必须在解释这种相似性的同时，说明该系统的运动状态以及月球相对较低的金属含量。碎片不一定全部来自地球地幔：两个天体各自贡献了多少物质，以及物质混合得多么彻底，因模型而异。[9]

按成分，地球分为地壳、地幔和地核。物理状态则带来了另一种区分：地核有液态外核和固态内核。这些描述回答的是不同问题——一层包含什么，以及它如何运动。[1][2]

不钻到那里去，我们如何得知？

地震会向地球内部发出波。它们的传播时间、弯曲和反射揭示了地表深处的边界。剪切波无法穿过液态外核。对地球自然振荡的测量也有力地证明了内核是固态的。综合这些观测，我们得以推断出无法直接观察的内部结构。[2][13]

早期地壳由熔融物质冷却形成，但后来的撞击、熔融和再循环反复改变了它。由于幸存的矿物可能比如今容纳它的岩石更古老，重建那时的地表十分困难。晶体的年龄与完整岩体的年龄属于不同类型的证据。[14]

水也有自己的历史。

水的成分被获取、储存在行星内部，以及地表海洋出现，是彼此独立的事件。氢可以随固态建造材料抵达，进入岩石或熔体，后来成为大气或海洋的一部分。

对顽火辉石球粒陨石的研究发现，其中含有足够的氢，支持这样一种观点：类似于构成地球的物质在早期作出了重要贡献。因此，水不必完全由后期的彗星或小行星撞击带来。各种来源、损失过程和保留下来的储库之间的关系仍在研究之中。[16]

早期水的矿物证据让我们得以一窥局部环境。这并不意味着整个年轻地球始终保持凉爽，也不意味着其表面当时已经与我们熟悉的世界相似。请继续阅读早期地球与生命起源。[14]

关于地球形成，最有力的一些证据来自那些从未成为地球的天体。陨石同位素有助于确定行星形成所来自的物质库。一项 2021 年的分析发现，地球和火星主要由太阳系内部的物质形成，其中包括一种在现存陨石样本中代表性不足的成分。没有任何一种陨石类型能提供地球的完整配方。[19]

不同证据检验故事的不同部分。

同位素限制了时间与来源。实验检验元素如何在金属与岩石之间分配。模拟探索可能的碰撞历史。一个有用的重建必须使这些相互独立的线索彼此吻合。[8][3]

与其他岩质世界的比较进一步检验了这一点。相似的成分和相同的物理定律，可能带来不同的生长与冷却历史。地球为我们提供了一个细节异常丰富的研究范例，而行星研究仍在检验它的故事适用范围有多广。[4]