太陽系六大未解之謎1

46億年前,銀河系中某個不起眼的地方正在孕育著什麼。星系中瀰漫的氫和氦以及固體塵埃,開始凝聚並且形成分子。由於無法承載自身的質量,這一新形成的分子云便開始了坍縮。在不斷加熱和混合的過程中,一顆恆星誕生了。它就是我們的太陽。

雖然有很多假說存在,但實事求是地說,目前我們還不能確切地知道到底是什麼觸發了這一過程。也許這一切都源自於近鄰恆星爆炸死亡時所產生的激波。事實上,類似的恆星死亡事件並不罕見,自從130億年前銀河系形成以來,類似的事情已經發生了無數次。而通過望遠鏡我們可以看到這些事件仍然在繼續發生著。

所以,作為恆星來講,太陽實在是沒有什麼特殊的。不過另一方面,據我們所知曉的情況,太陽卻是唯一的。從誕生太陽的薄盤中形成了八顆行星,一開始這些行星之間沒有什麼顯著的“差異”。但最終,在太陽旁的第三顆行星上出現了生命,這些生命也開始探索他們所在的太陽系。雖然我們已經知道了很多,但時至今日,依然有六個太陽系的未解之謎有待解答。

謎題一,就是太陽系是如何形成的。

如果你看一眼太陽系的行星,你也許會認為這些行星不是太陽“親生”的,而是被太陽“領養”的,也就是被太陽引力抓過來的。但事實上,這些行星卻是如假包換的“血親”,都是從坍縮形成太陽的分子云中形成的。你也許還會認為,不同天體在太陽系中的分佈是無章可循的。但其實,目前的太陽系結構已經達到了平衡的狀態,添一分則嫌“胖”,減一分則嫌“瘦”。那麼這一精巧的結構是如何形成的呢?

在太陽形成的時候,它消耗了原始太陽星雲中99.8%的物質。按照目前被廣為接受的理論,剩下的物質在引力的作用下形成了一個圍繞新生恆星的氣體塵埃盤,也就是所謂的“原行星盤”。當這個盤中的塵埃顆粒繞太陽運動的時候,它們彼此之間會發生碰撞,並且漸漸地聚合長大。在盤的最內部,由於太陽的核反應已經被點燃,所以高溫使得只有金屬和高熔點的含硅礦物才能倖存下來。這樣一來也就限制了塵埃可聚合的大小,所以這一區域中的小天體最終凝聚形成了內太陽系的4顆體型較小的巖質行星——水星、金星、地球和火星。


太陽系六大未解之謎1


原行星盤

而在這一區域之外則沒有類似的限制,在“雪線”以外的區域,甲烷和水都是以固體的形式出現的。這個區域中的行星可以長得更大,並且可以在太陽的熱量把氣體驅散之前吸積氣體分子。這就是木星和土星這樣的氣態巨行星,以及溫度更低的巨行星天王星和海王星的最終的形成過程。這也是天文學家預計這些行星在流體的表層之下有一個岩石核心的原因。

一切聽起來都很合理,但到目前為止這一切還只是一個猜想,當我們要深入到其中的細節的時候,問題就來了。比如說,吸積模型就是一個很好的範例。沒有人確切地知道米級的岩石是如何聚合成10千米級的小天體的。一般來說,小型的固體天體會受到其周圍氣體壓力的作用,而最終在聚合之前便落入了太陽。鑑於此,一種新的假說認為,可能是氣體中局部湍流提供的低壓,使得小岩石最終併合到了一起。

氣態巨行星也有類似的問題。它們的岩石核心必定是在有氣體的情況下聚合而成的,然後才能吸積氣體。天文學家在其他行星系統中,也已經發現了類木行星,這些行星的大小和木星相仿,但是軌道半徑卻和地球的差不多,甚至更小。那麼這是否意味著,在太陽系形成之初,木星也和那些行星一樣如此地靠近太陽呢?模型顯示,如果在太陽系形成的早期,也有一顆木星質量的行星運動到了太陽系的內部的話,那麼諸如地球這樣的內行星,都會被散射出太陽系。按照美國天文學家阿米蒂奇的說法,沒有證據顯示太陽系上演過類似的情況。如果說過大的月亮是某種暗示的話,那麼它也只是說明了內太陽系在巖質行星形成的最初1億年中,一直處於“動盪不安”的狀態,但是很快一切就都安定了下來。

現在比較流行和公認的說法認為,太陽形成之後的幾億年中,在木星和土星引力的“強強聯合”作用下,天王星和海王星被推到了距離太陽更遠的地方,並且佔據了現在的位置,由此引發了外太陽系的重組和膨脹。一些小天體會就此撞向木星,而另一些則會被木星的強大引力拋射出太陽系。在整個太陽系的外圍及宇宙的深處,這些未被吸積的殘骸聚集到了一起,形成了設想中的奧爾特雲。


太陽系六大未解之謎1


奧爾特雲

太陽系的最近一次引力散射效應的集中體現,就是它們對火星和木星之間小行星帶的擾動,由此引發了40億年前出現的晚期大規模轟擊。在這期間,大量的小天體撞擊了地球和月亮,但從那以後構成太陽系的天體便又重新恢復了平靜,進入了一種精巧的平衡狀態,這種平衡狀態,對地球上生命的起源和演化來說無疑是“無價”的。

以上來自回到2049


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