這是一場關于“石頭”的冒險。它是孤獨而浪漫的巨行星，“長”在太空中，裹上棉花糖般柔軟的氣態外衣；它是與恐龍同齡的活化石，“生”在海洋底，默默見證地球億萬年的成長史……5月9日，黃埔科普講壇暨萬象校園科學公開課第4期在廣州市黃埔區鐵英中學舉辦。研究行星形成與演化、顆石藻的兩位青年科學家作為主講人，講述不同的“石頭”歷險記。
學生聽完講座后提問。
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從塵埃到巨無霸 行星開啟吞并升級之路
地球是如何誕生的，未來的命運又將走向何處，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題的答案。中山大學物理與天文學院副教授劉尚飛介紹，關于行星形成，目前最主流的學說是星云假說，即行星是從微小塵埃一步步成長起來的。
以太陽系為例，從一粒肉眼看不見的塵埃成長為體積龐大的行星，要用多長時間呢？“用人類的壽命來類比，大概不超過兩個星期，因此行星形成這個過程發生得非常快。但是行星成長的過程，并不是一帆風順的，可能會面臨殘酷的競爭，甚至會夭折。”他說。
拿木星舉例，自2016年7月朱諾號探測器飛抵木星以來，對木星的引力場進行了精細的測量。它探測到木星核的大小遠遠超過了理論預期，接近自身半徑的一半，并且其密度也偏低。星云假說認為，一般行星的核是比較小且致密的結構，但是木星內部的核卻與外部的氫、氦氣體發生了大量的混合。
如何去解釋木星稀釋核的形成呢？劉尚飛和他的團隊利用計算機模擬研究了上萬個行星早期的演化模型后，提出了大撞擊理論。他們發現快速成長階段的木星，會對周圍正在形成中的行星胚胎產生強大的引力擾動，這很大概率會導致木星與其他行星發生碰撞。碰撞發生時，木星會“吃掉”碰撞的行星，行星在進入木星巨大的氣體包層時，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生混合，造就了稀釋的行星核。
當然，行星成長中除了可能被“吃掉”外，還有可能會被潮汐撕裂。電影《流浪地球》中曾出現“地球面臨被木星引力潮汐撕裂的危機”，針對電影中出現的情節，劉尚飛坦言不用擔心，地球是一顆巖質行星，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，顯然這個天體不會是木星這種“虛胖”的氣態巨行星；二是地球要與施加潮汐作用的天體距離足夠近，但那時候擔心的就不是潮汐撕裂，而是星球相撞了。“近幾年，我國深空探索的腳步加快，未來我們也會發射自己的空間站巡天望遠鏡。相信未來我國在尋找適合人類居住的行星領域，也會發揮出越來越重要的作用。”
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能連接過去預示未來 深海“精靈”穿越億萬年
“我今天的分享和大家每天上課用到的粉筆有關。”中國科學院南海海洋研究所副研究員蘇翔的開場白引起了在場學生的好奇。蘇翔介紹道，在過去很長一段時間，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？原來顆石藻是與恐龍同期的物種，已經生活了兩億多年，且目前仍大范圍存活于全球海洋中。作為史前活生物，顆石藻產生顆石的速度非常快，八小時就能產生五到八片顆石，然后整齊地包裹在它的細胞外面。顆石可以保護里面的細胞，抵御噬菌體的攻擊，還能反射過強的陽光，這是顆石藻延續至今的生存之道。因此，億萬年來，顆石藻不斷繁衍，死后細胞逐漸分解，顆石卻可以沉入海底，長久保存下來。
顆石藻的重要性不僅在于形成白堊等石灰巖原材料，作為海洋沉積物的標志化石之一，它還是丈量地球歷史的尺子。科學家們通過分析地層當中所出現的顆石藻化石的種類來確定地質年代，還可以借此尋找石油資源。蘇翔及其團隊在國際大洋發現計劃367&368航次中，通過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，重建了南海過去的演化歷史。
除了能述說過去，顆石藻還可以預示未來。受人類活動的影響，二氧化碳排放量逐年遞增，它溶解于海水就會形成碳酸，“變酸”的海水會溶解以碳酸鈣為主要成分的顆石，威脅顆石藻的生存；同時，伴隨二氧化碳排放量的增加，海水溫度升高，海洋分層加劇，海水營養物質減少，導致顆石藻等浮游藻類大面積減少，還會進一步加劇海洋荒漠化，對人類所依賴的海洋資源造成威脅，特別是漁業資源。“因此，顆石藻的數量能一定程度上指示海洋環境的好壞，我們要踐行雙碳戰略，控制二氧化碳的排放，減緩全球變暖的趨勢。因為保護海洋，也是保護人類自己。”
文/廣州日報全媒體記者方晴 通訊員雷錦萍
圖/廣州日報全媒體記者方晴
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