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在炽热的内太阳系成功存活下来并且成形了的类地原行星（或岩石原行星），起初的尺寸可能跟较大的小行星差不多。这类原行星有的挺大，足以加热到熔化自身，热量则绝大部分来自碰撞，小部分来自短命的放射性元素（比如铝和钾的不稳定同位素）的强烈加热。一旦岩石熔化后再度冷却，铁就会越来越富集在剩下的岩浆（熔化了的岩石）中，这是因为铁在岩浆中更容易溶解。到最后，剩下的那团岩浆会固体化，而里面会富集相当多的铁，于是比周围的岩石都要沉，要是天体够大，能有显著引力作用的话，这团岩浆就会向天体中心下沉，形成铁核。所以比较大的小行星，比如谷神星和灶神星，应该都有金属内核。（到达地球的陨石中有的含纯铁，顺理成章被叫作铁陨石或者石铁陨石，就被认为是这种小行星撞碎后散落的内核。）不过，大部分小行星都太小，不会经历熔化及之后一系列的过程，因而基本保持着形成之初的成分比例，这些基本就叫球粒陨石，代表了建造太阳系的砖石（很多抵达地球的陨石来自这种天体）。
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这些早期的星子，以各式各样千奇百怪的椭圆轨道绕着太阳系快速旋转，最后撞到一起，只有少数轨道更圆的存留了下来。位于同一个或邻近的环形轨道的天体，相对运动就十分缓慢，于是会轻轻撞作一团，而不会彼此撞碎。几千万年过去，这些撞成一团的天体会变得越来越大，既不会被摧毁，也不会在跟其他小行星尺寸天体猛烈撞击时损失物质，因为它们已经有了更大的引力。相撞只会让它变得更大，最后就变成了我们现在看到的类地行星。
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如今太阳系有八大行星，以及遭遇了身份危机的冥王星。尽管2006年冥王星被国际天文学联合会开除出了行星队列，美国国家航天局的“新视野”号在2015年的发现却促使冥王星重新升级为矮行星。无论如何，今天的内太阳系里有比较干燥的岩石行星，外太阳系里有巨大的气态和液态行星，两个区域的分界线则由雪线假说提供了最好的解释。然而，我们的太阳系并不一定是模板，甚至在太阳系之内，各行星今天的位置也不必然是它们形成时候的位置。最戏剧性的例子是天王星和海王星，它们在太阳系的位置很靠外（分别是日地距离的20倍和30倍），本应有机会享用前太阳圆盘上广大地带的原材料，因此理论上应该能积聚成比今天大得多的天体才对。目前的解释是，它们形成时的位置离木星和土星要比今天近得多（木星土星之间也曾比现在近得多），有更霸道的手足在侧，它们就只好饿着。土星、天王星和海王星最终都被向外抛射到高得多的轨道，主要是因为木星巨大的引力拖拽让自己就像个链球运动员，会把物体抛射出自己的轨道，直到外太阳系远之又远的地方。木星牺牲了自己的一部分角动量来驱逐邻居，因此自身应该也向内迁移了。这些大个儿行星的移动很可能导致了木星轨道内的大量物体盘旋落入了内太阳系，造成了约40亿年前的晚期重轰击（Late Heavy Bombardment），在那期间类地行星连遭陨石撞击。描述我们太阳系行星迁移的这个理论叫作“尼斯（Nice）模型”，以法国尼斯大学的研究团队命名。（并非因为这个模型让人觉得很“nice”，虽然我觉得它确实如此。）
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最后要说的是，尽管在我们这儿，身处内太阳系的是小个头岩石行星，对其他太阳系的天文观测却发现，内太阳系中存在木星大小的天体，而且就在类似水星那么近的轨道上（所以它们被叫作“热类木星”）。再一次，最好的解释就是，这些大个儿行星是从最初形成的地方迁移至此的，就像我们太阳系很可能发生过的那样。
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在所有关于太阳系和行星形成的故事里，最神秘的故事来自我们自己这个：地球是怎么搞到一个如此奇特的卫星的？卫星和行星几乎一样大，这可是很怪异的事情。月球跟木星土星的诸多卫星也差不多大，木星卫星中最大的木卫三，质量只是月球的2倍（在质量比较中2倍都不算什么，跟1倍差不了多少）；比较而言，木星却有300个地球那么大，土星则相当于100个地球。所以，我们这个小小的行星地球是如何捕获了一颗大块头卫星的，是个谜。
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这个异常巨大的月球，大概在生命的演化中也扮演了重要角色。月球潮汐（也就是涨潮落潮）会形成潮汐池，达尔文等人认为这是早期生命的繁殖场所。潮汐也同样造就了潮间带，也就是海岸线上一段既是潮湿海洋又是干燥（好吧，也有潮气）陆地的地带，那里的有机体在两种环境里演化以求生存，最后启动了生命向陆地的大迁移（或大入侵，看你的立场了）。
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地月关系的奇特之处可不只是尺寸。目前，月球的绕地轨道半径是地球半径的60倍，每1个月左右（认真讲是27天）绕地球一圈。然而，月球一开始是在离地球近得多的地方，二者又是由相互间的引力作用维持长时间不离不弃，所以更近的月球就会让地球自转得更快，这点仍然可以用转着滑冰的人把手收回来作比方。事实上，好几亿年前的沉积层中的珊瑚化石（珊瑚有每天和每个季节的生长轮），记录下来的日长比今天的明显要短得多。要是我们把月球扑通一下放入地球，合并而成的行星更会快马加鞭，1天只有4小时。这样，合并了的地月系统自转极快，甚至比自转最快的行星，刚好（又！）是木星，还快得多，木星的1天有10个小时。月球轨道后来会扩张到现在的大小，是因为月球潮汐在快速自转的地球表面引起了鼓起的肿块，肿块们跑在月球的前面，它们对月球的引力作用就拉着月球往前，就这样，月球慢慢被抛到了更高的轨道上（要是你能想象出怎样慢慢抛的话）。反过来，月球对肿块们的拉力也让地球的自转慢了下来。如此，虽然地球的角动量给了月球，而地月系统总的角动量仍然守恒。
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月球的另一未解之谜是在人造卫星和着陆舱能够对月球内部做些探测之后才发现的。绝大部分类地天体都有个岩石覆盖层（地壳和地幔），以及相当大的地核，几乎全是铁，这大体上跟星子有自己的核是一个道理，前面我们讨论过，加热和熔化让铁析出并汇聚。但月球的核非常小，也就是说月球基本上不含铁，几乎完全由岩石组成。就类地天体来说，这实在是太奇怪了。
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地球为什么能把这么大、这么奇怪的卫星骗到手？这个有关我们行星形成的问题已经让人恼火了好几百年。我小时候（20世纪60年代）老师非常明确地教给我们，月球是从地球肚子上撕下来的一块，留在地球上的证据就是太平洋。这个“教科书”解读称作分裂理论，而今已给戳穿：要从行星肚子上撕下来卫星，那可太难了。醒醒吧。
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相反，地球与月球的快速自转，以及月球的多石少铁，才是搞清楚究竟哪个假说最可能的主要线索。在太阳系形成早期，行星跟现在差不多大小，但有大量更小的行星在周围倏忽来去。有一个火星那么大的天体，出于某些理由大家称它为忒伊亚（Theia，这大概就跟扔炸弹前得给炸弹取个名字是一个道理），并且认为它曾与原始地球猛烈相撞，不过不是正对靶心，而是有所偏离。这一记可能击入了原始地球的岩石覆盖层，让它大量脱落，同时忒伊亚自己的岩石层也脱落了。损失了太多动量后的忒伊亚，余下的内核就掉进了当时已经熔化的原始地球，地球于是有了两个金属核。在这场碰撞中，地球和忒伊亚岩石层脱落的碎片都汽化了，四下飞溅变成一团云绕着地球。这团云最后（也许花了几千年）凝结、合并，就成了月球，所以月球上才几乎全是石头而基本上没有铁核。又因为这次碰撞是从侧面扫过，所以也加快了原始地球的自转，最终地球又通过潮汐把转动（或者更为确切地说，角动量）传给了月球。这次相撞也就是所谓的大碰撞假说，20世纪70年代中期由行星科学家威廉·哈特曼（William Hartmann）首度提出，但直到80年代晚期、90年代乃至最近10年，先进的计算机模拟才让人们看到，这样的大碰撞及其后果确有可能。
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尽管有这些可能性，大碰撞假说和模拟也还是有些缺陷，它并没有解答月球的所有秘密。比如说，为什么月球详细的化学特征与地球如此接近（比如测量得到的氧同位素浓度比例）：如果忒伊亚是从太阳系其他地方飞奔而来，那月球的化学特征为什么跟地球没有更多区别？在很多科学领域，对月球起源问题的解答都有非凡进展，然而还远远谈不上完成。
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尽管现在太阳系已经有了八大行星和它们的卫星，仍然有相当多的物质没有被扫除干净或被行星消耗掉，可用以制造行星。在海王星和冥王星轨道之外很远的地方，有一个巨大的球面云层包围着我们的太阳系，叫作奥尔特云（以20世纪荷兰天文学家扬·奥尔特［Jan Oort］命名），那里满是小小的冰质天体。它的半径是日地距离的约5万倍、海王星轨道半径的近2000倍，也就是差不多1光年。奥尔特云是长周期彗星的家园，这类彗星每200年或更久才会探访一次内太阳系，它们轨道极长，速度极慢，现身于四面八方而不仅限于太阳系盘面，这暗示着它们来自极为遥远的球状冰质包围层。比奥尔特云更近的是柯伊伯带（以天文学家杰拉德·柯伊伯[Gerard Kuiper]命名，也是位20世纪的荷兰人），这是冰质彗星物质的另一个聚集带，位于海王星轨道外侧不远，离太阳约为日地距离的30～50倍。随着越来越多类似冥王星的天体被发现，2006年，冥王星从行星降级为柯伊伯带天体（尽管前面说过，冥王星接着又重新升级为矮行星了）。柯伊伯带是短周期彗星的家园，这类彗星不到两个世纪就重返内太阳系一次，比如哈雷彗星，每76年就在我们眼前出现。奥尔特云和柯伊伯带都存留了原本可以形成气态、液态行星或冰质卫星的物质。
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最值得一提的物质储藏室是位于火星和木星轨道之间的小行星带，这里汇集了最多的本可形成类地行星的物质。其中的小行星，小的接近岩石、汽车，大点的有比如直径500千米左右奇形怪状的灶神星，更大的还有近乎完美球形的矮行星比如直径950千米的谷神星（灶神星和谷神星都是美国航天局“曙光号”空间探测器最近的任务对象）。整个小行星带有足够的原料建造一颗大个头的类地行星，但木星扼杀了所有的机会。小行星带与木星距离太近，任何天体刚长到足够大，就会被巨大木星的引力潮汐撕碎。实际上，木星的引力潮汐直到今天仍在影响小行星带，小行星带中每隔几圈就能在相同位置面对木星（即轨道共振）的一些天体，会被木星拉出轨道，于是在小行星带上就开辟出了一道道“柯克伍德空隙”。从柯克伍德空隙里飞出来的物质，被认为是来到地球的陨石的主力军。
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小行星带以及来自此的所有陨石，是建造了内太阳系行星的砖石的最佳标本。前面说过，某些叫作球粒陨石的小行星（还有陨石）不曾经历过熔融或重大的变化，甚至元素构成都仍然与保存在太阳里的太阳系基本元素组成相一致，因此可以视作建造地球的最原始砖石的样品。地球是如何建造与演变的——从岩石内核到海洋、大气层（下一章细说）？要弄懂这一点，球粒陨石的成分扮演了重要角色。
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最后，位于水星和火星之间的内太阳系（也包括地球），也有三种类型的小行星，尽管没有主小行星带那么密集。这三类小行星分别叫阿莫尔型、阿波罗型和阿登型，后两种有的还会穿过地球轨道。这样的越地小行星经常会撞到地球，比如6500万年前，就有一颗直径10千米左右、跟小城市一般尺寸的小行星击中了尤卡坦半岛，造成了恐龙的灭绝。人们认为行星撞地球十分罕见，但也不是完全不可能。这样的撞击可能性虽说很低，潜在的损毁和伤亡却极大；死于这样一场事故的机会不是微乎其微，而是跟死于一次空难的概率差不多。因此，政府部门如美国航天局，都在认真计算和追踪这种小行星，并努力制定减灾计划（要是发现得够早，最可能的办法是慢慢引开它）。小行星撞击对于人类和这个星球上其他生命而言标志着巨大的灾难，但同时也只是很简单地标志着地球的大扫除活动，扫除对象则是从太阳系诞生以来仍未派用场而留下的物质。
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万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起
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万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起 [:1701069955]
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万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起 第四章 大陆与地球内部
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在创建了太阳系和行星之后，现在我们可以将镜头拉近，看看我们的行星家园，并探讨一下我们身在其中的环境是如何产生的了。我们就跟其他一大堆有机体一样，也属于陆栖生物，因此在地球历史上的某个时候，我们的直系远祖需要有陆地（也就是大陆）来东爬西窜。大陆——尤其是我们独特的大陆地壳——对地球而言独一无二。但要了解大陆是怎么形成的，我们得先深入到地球内部去看看。
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我们关于行星、恒星、星系乃至宇宙的诸多知识，都来自天文观测、粒子物理学，以及太空探测器对包括太阳系在内的天体的探测，还有陨石。但要了解地球内部（更不要说别的什么行星的内部）的任何事物，就意味着要穿透厚达6400千米的岩石和金属，真正“看见”这个行星的中心。这使得观测地球内部比观测其他星系还要难，因此了解我们这颗行星究竟如何形成也仍然是最大的科学挑战之一。
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我们关于地球内部的绝大部分知识都来自地震学，也就是研究弹性波——比如声波——如何在地球内传播的学问。但是我们难得有在其他行星上进行地震观测的机会。目前为止只在月球上有少数几个活跃的地震仪，那是“阿波罗”任务留下的；接下来针对火星的数个任务中，有一个（“洞察号”，the InSight mission）会安置一些地震仪在那里，但也就这样了，并不算多。所以，地震学以外的观测很有必要。最基本的观测是对行星“称重”，这样可以得出行星质量。在地球上称重很简单，把质量已知的物体放到秤上就行了。物体的重量等于地球质量和物体质量相互间的引力作用，因此，称重不只是测量物体放在地球上的重量，也（可以这么说）是在测量地球放在物体上的重量。如果同时知道地球的周长和半径（由古希腊哲学家埃拉托斯特尼［Eratosthenes］第一个算出来），我们就能得出我们行星的质量和密度，并能对它的组成有极粗略的估计。地球的平均密度大约是每立方厘米5.5克（g/cm3），比较一下：水的密度是1g/cm3；随手可捡的石头密度是2～3g/cm3，绝大部分金属的密度在10g/cm3左右（铁的密度大约是8g/cm3，金大约是20g/cm3）。所以，地球比绝大部分岩石都重，但比绝大部分金属都轻，尽管我们也知道，地球物质被地球内部的超强压力压缩得比通常的密度要大很多。
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对其他行星，通过观测路过它或环绕它的卫星运动如何受到重力的影响，也能得出重量。例如，知道了月球的环绕周期（就是1个“月运周期”）及轨道距离（需要进行一些天文测量，目前的具体手段就是激光测距），我们就能得出地球重量。还有，通过观察行星自转轴如何摆动着顶部像陀螺一样旋转（这种现象叫作岁差），可以得到关于行星内部的分层或结构稍稍详尽那么一点的信息。这样的信息披露出，行星是否在中心部位有一个密度更大的内核——对地球来说的确如此，同样的可能还有除了月球以外绝大部分的类地行星，上一章已经讲过了。更多卫星观测还能给出了更详细的数据，火山喷出的岩石也额外提供了地球内部某些区域的化学组成信息（下文详述）。