大洋網(wǎng)訊 這是一場(chǎng)關(guān)于“石頭”的冒險(xiǎn)。它是孤獨(dú)而浪漫的巨行星，“長(zhǎng)”在太空中，裹上棉花糖般柔軟的氣態(tài)外衣；它是與恐龍同齡的活化石，“生”在海洋底，默默見證地球億萬(wàn)年的成長(zhǎng)史……5月9日，黃埔科普講壇暨萬(wàn)象校園科學(xué)公開課第4期在廣州市黃埔區(qū)鐵英中學(xué)舉辦。研究行星形成與演化、顆石藻的兩位青年科學(xué)家作為主講人，講述不同的“石頭”歷險(xiǎn)記。

(資料圖片)

學(xué)生聽完講座后提問(wèn)。

分享1

從塵埃到巨無(wú)霸 行星開啟吞并升級(jí)之路

地球是如何誕生的，未來(lái)的命運(yùn)又將走向何處，宇宙中是否還有人類宜居的行星？只有了解行星的形成，才能更好地找到這些問(wèn)題的答案。中山大學(xué)物理與天文學(xué)院副教授劉尚飛介紹，關(guān)于行星形成，目前最主流的學(xué)說(shuō)是星云假說(shuō)，即行星是從微小塵埃一步步成長(zhǎng)起來(lái)的。

以太陽(yáng)系為例，從一粒肉眼看不見的塵埃成長(zhǎng)為體積龐大的行星，要用多長(zhǎng)時(shí)間呢？“用人類的壽命來(lái)類比，大概不超過(guò)兩個(gè)星期，因此行星形成這個(gè)過(guò)程發(fā)生得非?？?。但是行星成長(zhǎng)的過(guò)程，并不是一帆風(fēng)順的，可能會(huì)面臨殘酷的競(jìng)爭(zhēng)，甚至?xí)舱?。”他說(shuō)。

拿木星舉例，自2016年7月朱諾號(hào)探測(cè)器飛抵木星以來(lái)，對(duì)木星的引力場(chǎng)進(jìn)行了精細(xì)的測(cè)量。它探測(cè)到木星核的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了理論預(yù)期，接近自身半徑的一半，并且其密度也偏低。星云假說(shuō)認(rèn)為，一般行星的核是比較小且致密的結(jié)構(gòu)，但是木星內(nèi)部的核卻與外部的氫、氦氣體發(fā)生了大量的混合。

如何去解釋木星稀釋核的形成呢？劉尚飛和他的團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算機(jī)模擬研究了上萬(wàn)個(gè)行星早期的演化模型后，提出了大撞擊理論。他們發(fā)現(xiàn)快速成長(zhǎng)階段的木星，會(huì)對(duì)周圍正在形成中的行星胚胎產(chǎn)生強(qiáng)大的引力擾動(dòng)，這很大概率會(huì)導(dǎo)致木星與其他行星發(fā)生碰撞。碰撞發(fā)生時(shí)，木星會(huì)“吃掉”碰撞的行星，行星在進(jìn)入木星巨大的氣體包層時(shí)，撞碎了原本的致密核，并使得木星外部大量的氫和氦與其發(fā)生混合，造就了稀釋的行星核。

當(dāng)然，行星成長(zhǎng)中除了可能被“吃掉”外，還有可能會(huì)被潮汐撕裂。電影《流浪地球》中曾出現(xiàn)“地球面臨被木星引力潮汐撕裂的危機(jī)”，針對(duì)電影中出現(xiàn)的情節(jié)，劉尚飛坦言不用擔(dān)心，地球是一顆巖質(zhì)行星，其密度比較高。

他解釋，地球若要被潮汐撕裂，一是需要借助更加致密的天體，顯然這個(gè)天體不會(huì)是木星這種“虛胖”的氣態(tài)巨行星；二是地球要與施加潮汐作用的天體距離足夠近，但那時(shí)候擔(dān)心的就不是潮汐撕裂，而是星球相撞了?！敖鼛啄辏覈?guó)深空探索的腳步加快，未來(lái)我們也會(huì)發(fā)射自己的空間站巡天望遠(yuǎn)鏡。相信未來(lái)我國(guó)在尋找適合人類居住的行星領(lǐng)域，也會(huì)發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。”

分享2

能連接過(guò)去預(yù)示未來(lái) 深?！熬`”穿越億萬(wàn)年

“我今天的分享和大家每天上課用到的粉筆有關(guān)?！敝袊?guó)科學(xué)院南海海洋研究所副研究員蘇翔的開場(chǎng)白引起了在場(chǎng)學(xué)生的好奇。蘇翔介紹道，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，粉筆的主要制作材料是白堊礦石，這種礦石以“白色懸崖”聞名于世，吸引了大量游客。蘇翔研究的對(duì)象是顆石藻，而白堊就是由顆石藻的外骨骼化石形成的。

顆石藻的外骨骼化石叫做顆石，十片顆石排在一起，才有一根頭發(fā)絲那么粗。那么，小小的顆石是如何形成幾十米高的懸崖的呢？原來(lái)顆石藻是與恐龍同期的物種，已經(jīng)生活了兩億多年，且目前仍大范圍存活于全球海洋中。作為史前活生物，顆石藻產(chǎn)生顆石的速度非?？?，八小時(shí)就能產(chǎn)生五到八片顆石，然后整齊地包裹在它的細(xì)胞外面。顆石可以保護(hù)里面的細(xì)胞，抵御噬菌體的攻擊，還能反射過(guò)強(qiáng)的陽(yáng)光，這是顆石藻延續(xù)至今的生存之道。因此，億萬(wàn)年來(lái)，顆石藻不斷繁衍，死后細(xì)胞逐漸分解，顆石卻可以沉入海底，長(zhǎng)久保存下來(lái)。

顆石藻的重要性不僅在于形成白堊等石灰?guī)r原材料，作為海洋沉積物的標(biāo)志化石之一，它還是丈量地球歷史的尺子?？茖W(xué)家們通過(guò)分析地層當(dāng)中所出現(xiàn)的顆石藻化石的種類來(lái)確定地質(zhì)年代，還可以借此尋找石油資源。蘇翔及其團(tuán)隊(duì)在國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃367&368航次中，通過(guò)鉆取南海不同海深的顆石沉積物，分析其不同的屬種組合的變化，重建了南海過(guò)去的演化歷史。

除了能述說(shuō)過(guò)去，顆石藻還可以預(yù)示未來(lái)。受人類活動(dòng)的影響，二氧化碳排放量逐年遞增，它溶解于海水就會(huì)形成碳酸，“變酸”的海水會(huì)溶解以碳酸鈣為主要成分的顆石，威脅顆石藻的生存；同時(shí)，伴隨二氧化碳排放量的增加，海水溫度升高，海洋分層加劇，海水營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，導(dǎo)致顆石藻等浮游藻類大面積減少，還會(huì)進(jìn)一步加劇海洋荒漠化，對(duì)人類所依賴的海洋資源造成威脅，特別是漁業(yè)資源?！耙虼?，顆石藻的數(shù)量能一定程度上指示海洋環(huán)境的好壞，我們要踐行雙碳戰(zhàn)略，控制二氧化碳的排放，減緩全球變暖的趨勢(shì)。因?yàn)楸Ｗo(hù)海洋，也是保護(hù)人類自己。”

文/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者方晴 通訊員雷錦萍

圖/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者方晴