太阳系的诞生
在科学不发达的古代,我们的祖先流传过许多关于天地来源的神话。比如盘古开天,又比如外国的上帝创造世界,但是这些东西都离不开神创论的范畴。
我们则要以科学的思维来讲述太阳系起源的故事。
很久很久以前,大约50亿年前,反正确实是够久了。故事开始于银河系的郊区,但也不是特别"郊",总归算得上一个城乡结合部的位置。
当我们把视线放于银河系中心到边缘的中间部分,猎户旋臂荒芜的边缘地带。我们会发现这是一个毫不起眼的地方,黑暗的虚空中什么都没有,当然除了一个绵延数光年之远的巨大星云。
它由气体和冰尘组成,内部物质大部分为氢原子和氦原子。富含微观矿物质和有机质的冰和尘埃只占了剩下质量的1%。在银河系中,这片星云没有任何特殊的地方。
直到一个偶然事件的发生,大概率是因为在星云旁边的超新星爆炸,产生的巨大冲击波导致的。冲击波将星云中的物质全部都压缩到一起,使万有引力开始发挥作用。总之46亿年前,这片星云开始向内坍缩。
在不到100万年的时间里,星云中的气体和尘埃团在旋转中逐渐向内聚拢。随着内部引力的不断增强,星云的旋转和向内坍缩速度变得越来越快,直到形成一个中心凸起的圆盘。
这个富含氢的中心球体越长越大,最终吞噬了99.9%的质量。在这一过程中,其内部庞大的压力和温度足以达到和聚变的要求,最终将整个球体轰然点燃。45亿年前,这颗炙热的大火球,开始向外散播巨量的光和热,以向宇宙宣告它的诞生。它将在此后持续闪耀40亿年。
这是我们的太阳!
客观而言,太阳系并不是一个特别大的恒星系统,太阳也只是一颗普通的恒星。当然,属于太阳系的故事仍然在继续。
当太阳点燃以后,大部分的氢和氦被吹到气态巨行星的区域,这使得太阳系靠内部分的质量减少。那部分被吹走的氢和氦就形成了木星,土星,天王星和海王星这四颗气态行星。木星是其中最大的一颗,其质量接近太阳质量的千分之一,但是木星并没有大到足以引发核聚变。所以木星始终是一颗行星而并非恒星,否则我们的太阳系会变成一个双星系统。这对地球并不友好,具体情况可以参照一下三体。
对于土星,我们最主要关注的是它最大的卫星土卫六。这颗卫星被厚厚的橙色大气所笼罩,其体积比水星还要大。在它的动态表面上 混杂着大量的有机分子,所以值得进行生命迹象的探索。
当然,天王星与海王星也同样非常吸引人,但它们的距离就相对而言比较远了。
在气态行星形成的同时,距离太阳系内侧的部分也在发生着剧烈的变化。在内侧大量的尘埃相互发生碰撞,逐渐吸极形成一颗颗星子,如同天空中水滴的形成一样。
尘埃受到太阳万有引力的作用,但同时它们的轨道运动产生的离心力又平衡了这一万有引力。在这一过程中,这些粒子之间发生高速的碰撞。当然,它们是如何在这一高速的碰撞中形成星子的,其具体的细节依然没有被完全弄清楚。
诞生初始的星子是比较松散的,它们是行星产生的基础,但只有少数比较幸运的星子,才可以最终成为行星。星子在围绕太阳运行的过程中,彼此之间会发生平凡的碰撞。这些碰撞足以使它们解体,但在引力的作用下,最终碎片会形成更大的物体。
对于小型的星子而言,它们没有"引力聚焦"过程,这使得它们的相遇会非常短暂,很少发生碰撞。即使发生碰撞,因为它们较小的质量和极大的运行速度,最终的结果也只会是解体而非融合。而对于大型的星子情况则恰恰相反。
正是在这样一个过程中,最大的星子急速增大,而其他星子慢速生长直至停止。直到太阳系内各部分,都被一个大型星子所统治着,它们是行星的胚胎。
此后100万年的时间内,这些行星胚胎会逐渐吞并掉各个在其周围的星子。当然行星胚胎之间也有可能发生碰撞和结合,只不过概率相对较小。
最终太阳系的内侧只剩下了四个幸存者,就是我们今天所看到的四颗类地行星。当然,在太阳系内的碰撞依然剧烈。
地球的故事开始了!
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