太陽系是怎麼誕生的?
這的確是個宏大問題。
宏大到跨過人類文明、地球生命,一路追溯到太陽、地球、各個行星、小行星、彗星……整個太陽繫到底都是從哪兒來的?刨得足夠深是吧。
這就像不懂事的小盆友愛問媽媽:我是從哪兒來的?每個媽媽都有自己的一套答案,但正確的只有一個。關鍵是你的態度。
下面我們就以科學的態度來說說:太陽系是從哪兒來的?
最簡潔的答案就是,根據星雲理論推導出了太陽系是怎麼形成的,又根據大量觀測和探測信息證實了這一理論。
儘管科學家也無法時間旅行,回到太陽系原初狀態,看個究竟——但可以找到其他恆星系統演化的各個階段,宇宙之大,處於不同演化階段的恆星系一個都不少,全都有——就這樣,一個完整的恆星系統演化模型就OK了,這就是星雲理論。
按照星雲理論的解釋,太陽系誕生於大約46億年前,一片龐大的氣體塵埃雲,天文學家叫太陽星雲(Solar Nebula)。
這片星雲,你可以想像成一個巨大無比、瀰漫開來、形狀類似球形的雲團,質量是現在太陽的好多倍,初始溫度約為零下230攝氏度。
星雲的主要成分是氫氣和氦氣,也就是由宇宙最多的兩大輕元素構成。此外,還包括塵埃顆粒,其中含有一些金屬、水、甲烷、氨等物質。
- 有人問了,這片星雲又是從哪兒來的?
其實是之前有超新星爆發,留下的星際物質殘骸。
- 之前的超新星爆發又是從哪兒來的?
打破沙鍋問到底,精神可嘉!
按照星雲理論推算,太陽系及其鄰近的地盤內,很可能已經上演過一到兩輪恆星演化大戲,再往上追溯就是宇宙誕生了。
繼續說——太陽星雲,最初轉得很慢很慢,雲團開始慢慢坍縮、聚團。
- 等等,為什麼星雲會轉?為什麼會坍縮?
簡單來說,由於引力作用,太陽星雲開始凝聚成型。
由於能量守恆定律,引力勢能轉化成為熱能,星雲在坍縮過程中核心區被加熱,這就是太陽雛型。
又由於角動量守恆定律,星雲在坍縮中加速旋轉。這就像一個花樣滑冰運動員抱緊雙臂時,旋轉速度會加快一樣。
隨著太陽星雲不斷坍縮,不斷加速旋轉,星雲粒子間的碰撞使得星雲變得扁平,成為圓盤,中央區域的原初太陽開始有了雛型。
- 太陽雛型產生了,那麼各個行星、小行星呢?
當塵埃顆粒與冰態顆粒在旋轉過程中發生低速碰撞時,就會粘連到一起。經過數千萬年之後,這些顆粒成長為星子。
大約在45.6億年前,這些星子在引力作用下,成了行星形成的種子。一旦星子直徑達到幾千米,就會擁有足夠強的引力,能夠飛速吸引越來越多的物質。
很多星子湊到一起,形成更大體積的天體,跟月球差不多大,這就是原行星。
再後來,原行星經歷一系列劇烈碰撞,逐漸形成了岩質固態行星,比如地球、金星,以及氣態巨行星的核心,這就是原初木星、土星。
- 為什麼會演化出兩大類:類地行星、類木行星?
因為環繞在兒童版太陽周圍的星雲,存在著溫度差,在太陽星雲高溫的內部地帶,只有金屬和岩石可以冷凝。
在太陽星雲冰冷的外部地帶,水、甲烷、氨才能夠冷凝。一旦形成這些冰態核心後,就會吸引大量氣體,進而形成氣態巨行星。
這就導致了我們今天看到的類地行星和類木行星的構成差異。
此外,大量星子在引力彈弓作用下,被類木行星拋甩到太陽系的最外層,跟大量岩石、塵埃、冰態物質混在一起,形成了彗星、小行星,這就是柯伊伯帶和最外層的奧爾特雲。
- 問題來了,為什麼太陽星雲中絕大多數的氫氦,沒有成為任何行星的組成成分呢?
這是因為在早期——太陽年少氣盛、性格暴烈的時候,爆發出的高能離子和太陽風,把氫氣和氦氣基本清除了。
正因為如此,一旦氣體被清理門戶,行星的組成結構也就確定了。
但假如氫氦氣體佔據上風,存在更長時間的話,即使是在內太陽系(小行星帶以內),溫度也會持續下降,直到所有氫的化合物都會冷凝成冰。
這樣的話,類地行星就會吸積大量的冰,變成冰凍星球,地球也就不可能孕育出生命來……
此時此刻,哪還有什麼能夠深挖太陽系成因的智慧生命呢?
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