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太陽系是如何形成的

2024-07-27科學

在浩瀚無垠的宇宙中,太陽系宛如一顆璀璨的明珠,它的形成是一個漫長而神奇的過程,大約 46 億年前,在銀河系的一個角落,存在著一片巨大的分子雲。這片分子雲包含了豐富的瓦斯和塵埃,它們在宇宙中靜靜地漂浮著。

某一時刻,一個偶然的事件擾動了這片分子雲,使其發生了重力塌縮。可能是附近一顆大品質恒星在演化末期發生了爆炸——超新星爆發,產生的沖擊波穿越了分子雲,引發了局部的密度變化,從而打破了平衡,導致分子雲開始向中心塌縮。

隨著塌縮的進行,分子雲的中心區域變得越來越密集和熾熱,逐漸形成了一個叫作原恒星的核心。這個原恒星就像是太陽系的胚胎,其中的物質不斷聚集,核心的溫度和壓力也不斷升高。

與此同時,在原恒星的周圍,形成了一個旋轉的瓦斯和塵埃盤,被稱為原行星盤或原始太陽系盤。原行星盤中的物質也開始相互吸引、聚集。

在原行星盤中,塵埃顆粒透過直接收縮,逐漸形成了直徑為一到十公裏的塊狀物,接著它們相互碰撞並結合,形成了更大的天體——微行星。這些微行星繼續不斷地碰撞和融合,逐漸長大。

在內太陽系,也就是距離中心較近的區域(距中心直徑 4 天文單位以內),由於溫度過高,像水和甲烷等易揮發的分子難以聚集,所以這裏形成的微行星主要由高熔點的物質組成,如鐵、鎳、鋁和石狀矽酸鹽等。經過漫長的時間,這些石質微行星相互碰撞、合並,最終形成了類地行星,包括水星、金星、地球和火星。

而在更遠的凍結線之外,情況則有所不同。這裏的物質溫度足夠低,使得易揮發的冰狀化合物能夠保持固態。類木行星,如木星、土星、天王星和海王星,就在這個區域形成。類木行星上的冰比類地行星上的金屬和矽酸鹽更為豐富,這使得它們能夠長得足夠大,從而俘獲大量氫和氦等最輕和最豐富的元素。

其中,木星的位置並非偶然。凍結線附近聚集了大量由向內降落的冰狀物質蒸發而來的水,形成了一個低壓區,加速了軌域上塵埃顆粒的速度,阻止了它們向太陽落去,從而促使物質在距離太陽約 5 天文單位處迅速聚集。大量的物質聚整合了一個約有 10 個地球品質的胚胎,然後透過吞噬周圍星盤的氫,迅速增長。

在微行星的時代,行星的運動並非完全向內朝向太陽。從一些研究中可以發現,太陽系早期形成的物質有從溫暖的內部向古柏帶區域遷移的跡象。

經過大約三百萬到一千萬年,年輕太陽的太陽風逐漸將原星盤內的瓦斯和塵埃吹向星際空間,結束了行星的生長階段。

然而,太陽系的演化並未停止。在後續的漫長歲月裏,行星之間仍發生著各種交互作用和變化。例如,內太陽系的行星胚胎經過進一步的碰撞和合並,逐漸演化成了我們今天所熟知的類地行星的模樣。其中一次巨大的碰撞被認為導致了月球的形成,而另一次可能剝去了早期水星的部份外殼。

太陽系的形成是宇宙中一個偉大的奇跡,它的各種天體在重力等多種力量的微妙平衡下,和諧地執行著。這個神秘而美麗的系統,不僅為我們提供了生存的家園——地球,也激發著人類不斷探索宇宙的奧秘。#深度好文計劃#