這該死的輪迴

一群國家地理控，專註於探索極致的自然風光↑

太陽系編年史

文 | 星球研究所

銀河系旋臂上一個不起眼的位置

前代恆星已經死去

只留下一團氣體和塵埃

沒有公轉、沒有自轉

沒有源源不斷的核聚變

一切都亂糟糟的

這團氣體和塵埃名為

太陽星雲

將是太陽的孕育之地

（本文理論主要為星雲假說，其它太陽系起源假說不做討論；下圖為一處類似太陽星雲的星際物質，由氣體和塵埃構成的圓柱體中正孕育著新的恆星，因此得名「創生之柱」；哈勃望遠鏡拍攝，圖片源自@NASA）

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突然

附近一顆恆星點燃了死亡的煙火

超新星爆發

炙熱的氣體從恆星四周噴薄而出

以每小時超過15萬公里的速度射向太空

（WR124恆星的爆發，哈勃望遠鏡拍攝，圖片源自@NASA）

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超新星巨大的衝擊波

引發了太陽星雲的收縮

氣體、塵埃間的距離越來越近

收縮開始無可避免地加速

星雲的中心最終凝聚成了一個緻密的天體

原恆星（太陽雛形）

混亂的星雲也一下子變得秩序井然

圍繞著原恆星形成一個圓盤

太陽系誕生了

時間正值

太陽紀元1年

（此處的年仍為地球公轉一周的時間單位；下圖為現在已知的一個原恆星，金牛T星，由智利阿塔卡馬陣列觀測到，圖片源自@NASA）

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圓盤中的塵埃顆粒也在逐漸聚集

形成許多直徑1到10公里的塊狀物

（行星形成過程示意圖，圖片源自@喬治亞大學）

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它們之間互相碰撞

又形成更大尺寸的微行星

在數萬年中

就像滾雪球一樣越滾越大

（行星形成過程示意圖，圖片源自@NASA）

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太陽紀元1000萬年

木星、土星、天王星和海王星

四顆類木行星（外行星）的胚胎形成了

它們的軌道距離太陽較遠、更加寒冷

水和甲烷等不易揮發，而以固態存在

類木行星得以捕捉到更多質量

其中最能「鬧騰」的木星

胚胎狀態的質量就達到了10個地球

1000年後又迅速「增肥」到了150個地球質量

大質量意味著更大的引力

馬太效應之下連氫和氦這些最輕的元素

也被它牢牢抓住

最終木星就像吹氣球一樣

將體積膨脹到相當於地球的1300多倍

相比之下

天王星、海王星就慘了

僅僅因為晚生了幾百萬年

「原料」中的大部分就被木星搶掠殆盡

它們的胚胎只能長到1倍地球質量

直到現在也比木星、土星小許多

所謂有人的地方就有江湖

看來太陽系也一樣

（下圖為現在的類木行星；從上至下依次為木星、土星、天王星、海王星，圖片源自@Lunar and Planetary Institute）

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與此同時

原恆星內部的巨大壓力

開始引發熱核聚變

太陽紀元5000萬年

原恆星的核聚變

進入綿延不絕的穩定狀態

我們將這個階段稱為

主序星

（直到今天太陽依然是正值壯年的主序星；下圖為2010年太陽動力學天文台拍攝到的太陽照片，圖片源自@NASA）

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與類木行星相比

類地行星（內行星）間的競爭更加激烈

當時太陽系內的行星胚胎多達50到100個

大小從今天的月球到火星不等

然而太陽系顯然沒有為它們留夠生存空間

碰撞、吞併、擠壓勢所難免

最著名的碰撞就發生在地球身上

太陽紀元6700萬年

一顆與火星差不多大小的行星

正面撞擊原始地球

（撞擊想像圖，圖片源自@NASA）

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撞擊相當慘烈

兩個行星瞬間粉碎

經過很長時間才又重新聚合

形成了今天的地球和月球

這也正是今天地球、月球上的岩石成分非常接近的原因

（今天的地月實際比例與距離關係圖；本圖細長，不用奇怪；圖中每個像素約等於500公里，圖片源自@Melikamp）

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太陽紀元1億年

慘烈的競爭終於進入尾聲

四個類地行星的胚胎全部發育完成

它們距離太陽更近

水和甲烷被太陽的熱量揮發、難以聚集

只有那些高熔點的物質

如鐵、鎳、鋁等構成了它們最初的「原料」

然而這些物質只佔太陽星雲質量的0.6%

所以它們都很難長得太大

（本圖為現在的類地行星；從上至下依次為水星、金星、地球、火星，圖片源自@Lunar and Planetary Institute）

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下面這張圖可以更清楚地

揭示了類地行星、類木行星之間的大小關係

（下方最小的四個為類地行星，包括地球，圖片源自@Lsmpascal）

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在激烈競爭中被「淘汰」的碎片

則在火星和木星之間形成了一個

小行星帶

擁有各種天體多達50萬顆

如果它們聚合起來

可以形成一個相當於2-3倍地球質量的天體

（小行星帶位置示意圖，其密度其實遠沒有圖中所示那麼高；圖片源自@Patrick Rowe）

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至此

太陽系的行星家族已經基本形成

不過這些家族成員的相處仍然不太融洽

一直在為位次排列吵吵鬧鬧

直至「大打出手」

太陽紀元5億年

木星和土星合作

兩顆行星的巨大引力將原本離太陽更近的海王星

流放到了天王星軌道之外

正式形成了今天我們所看到的太陽系位次格局

（請將手機橫屏觀看，圖片源自@NASA）

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外行星之間的「打鬧」

對包括地球在內的內行星也產生了重大影響

尤其是行星位置移動帶來的引力干擾

將大量的小行星送到內太陽系

觸發了一場持續數億年的

小行星大轟炸

今天月球上密密麻麻的隕坑就是明證

（月球背面照，由阿波羅16號拍攝，圖片源自@NASA）

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在小行星的大轟炸中

地球也未能倖免

但也許是機緣巧合

此時的地球上居然出現了一種全新的物質形式

生命

（有理論認為地球生命源自外太空）

它徹底改變了原始地球的粗陋樣貌

而顯得生機勃勃

這是一個值得銘記的偉大時刻

太陽紀元6億年

（2014年的地球靚照，圖片源自@NASA）

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生命誕生40億年後

太陽紀元46億年

也就是地球人類紀元的今天

太陽依然處於穩定、旺盛的主序星階段

各大行星按部就班、秩序井然

除了被人類佔領的地球

一切看起來都還不錯

（下圖為太陽系星體拼合照片，每個星球都由飛行器真實拍攝，包括旅行者號在內，圖片源自@NASA）

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不過變化也在緩慢進行

隨著太陽年齡的增大

它的燃燒將持續加快

大約每過11億年就會提亮10%

太陽紀元60億年

地球上的大洋大海

會被灼熱的太陽烤到完全乾涸

生命從此絕跡

不過此消彼長

火星的表面溫度也會逐漸升高

凍結在土壤下的水和二氧化碳被釋放出來

暖化這顆行星

直到成為生命的樂土

（哈勃望遠鏡拍攝於2003年的火星，圖片源自@NASA）

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更大尺度的事件也在悄然發生

太陽紀元70億年

本星系群中兩個最大的成員

銀河系和仙女座星系之間開始碰撞

整個過程將持續40億年

最終合併為一個橢圓星系

（銀河系和仙女座星系碰撞想像圖，圖片源自@NASA）

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太陽紀元84億年

如果太陽系沒有被這次星系合併摧毀

我們將在太陽系的行星上看到

你從未見過的震撼星空

（銀河系和仙女座星系合併中的星空想像圖，圖片源自@NASA/Yvette Smith）

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太陽紀元96億年

一直試圖擺脫地球控制的月球

現在距離地球更遠了

甚至可能一去不復返

而水星更是可能被老冤家金星的引力徹底趕出太陽系

（信使號探測器於2013年拍攝的水星，圖片源自@NASA/Yvette Smith）

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太陽紀元100億年

太陽核心裡的氫都已經聚變成氦

巨大的引力導致它先是急劇塌陷

然後又迅速反彈擴張

亮度將提升到現在的2700倍

半徑將擴大到現在的250倍

包括地球在內的內行星都將被它吞沒

太陽的主序星階段結束

紅巨星階段開始

與慘烈的超新星爆發相比

成為紅巨星已經是太陽系的福音了

至少木星等外行星還可以繼續存在一段時間

（哈勃望遠鏡拍攝到的紅巨星爆發，圖片源自@NASA）

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太陽紀元120億年

經過紅巨星的充分燃燒之後

太陽的一部分已經變成了星雲

裡面十分稀薄地分布著氣體和塵埃

核心則成為一顆

白矮星

一個非常緻密的天體

質量相當於最初的54%

體積卻只有地球大小

光度可以達到現在的100倍

（著名的天狼星聯星，是地球夜空中最亮的恆星，其中位於照片左下方一顆即為白矮星，哈勃望遠鏡拍攝，圖片源自@NASA）

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太陽紀元150億年

逐漸冷卻的白矮星越來越黯淡

直至完全停止閃耀

變成了一顆黑矮星

它原來施加於行星、彗星和小行星之上的引力

大部分都將消失

所有的太陽系天體一片黑暗

只剩下冰冷的外殼

太陽就此終結

行星就此終結

太陽系的一切就此終結

（黑矮星想像圖，圖片源自@NASA）

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不過太陽系殘留的那一團氣體和塵埃

已經在孕育新的「太陽」

這該死的輪迴

怎麼又來了

（注意圖片中星雲的形狀，該星雲綽號「上帝的中指」，哈勃望遠鏡拍攝，圖片源自@NASA）

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