太阳系六大未解之谜1

46亿年前,银河系中某个不起眼的地方正在孕育着什么。星系中弥漫的氢和氦以及固体尘埃,开始凝聚并且形成分子。由于无法承载自身的质量,这一新形成的分子云便开始了坍缩。在不断加热和混合的过程中,一颗恒星诞生了。它就是我们的太阳。

虽然有很多假说存在,但实事求是地说,目前我们还不能确切地知道到底是什么触发了这一过程。也许这一切都源自于近邻恒星爆炸死亡时所产生的激波。事实上,类似的恒星死亡事件并不罕见,自从130亿年前银河系形成以来,类似的事情已经发生了无数次。而通过望远镜我们可以看到这些事件仍然在继续发生着。

所以,作为恒星来讲,太阳实在是没有什么特殊的。不过另一方面,据我们所知晓的情况,太阳却是唯一的。从诞生太阳的薄盘中形成了八颗行星,一开始这些行星之间没有什么显著的“差异”。但最终,在太阳旁的第三颗行星上出现了生命,这些生命也开始探索他们所在的太阳系。虽然我们已经知道了很多,但时至今日,依然有六个太阳系的未解之谜有待解答。

谜题一,就是太阳系是如何形成的。

如果你看一眼太阳系的行星,你也许会认为这些行星不是太阳“亲生”的,而是被太阳“领养”的,也就是被太阳引力抓过来的。但事实上,这些行星却是如假包换的“血亲”,都是从坍缩形成太阳的分子云中形成的。你也许还会认为,不同天体在太阳系中的分布是无章可循的。但其实,目前的太阳系结构已经达到了平衡的状态,添一分则嫌“胖”,减一分则嫌“瘦”。那么这一精巧的结构是如何形成的呢?

在太阳形成的时候,它消耗了原始太阳星云中99.8%的物质。按照目前被广为接受的理论,剩下的物质在引力的作用下形成了一个围绕新生恒星的气体尘埃盘,也就是所谓的“原行星盘”。当这个盘中的尘埃颗粒绕太阳运动的时候,它们彼此之间会发生碰撞,并且渐渐地聚合长大。在盘的最内部,由于太阳的核反应已经被点燃,所以高温使得只有金属和高熔点的含硅矿物才能幸存下来。这样一来也就限制了尘埃可聚合的大小,所以这一区域中的小天体最终凝聚形成了内太阳系的4颗体型较小的岩质行星——水星、金星、地球和火星。


太阳系六大未解之谜1


原行星盘

而在这一区域之外则没有类似的限制,在“雪线”以外的区域,甲烷和水都是以固体的形式出现的。这个区域中的行星可以长得更大,并且可以在太阳的热量把气体驱散之前吸积气体分子。这就是木星和土星这样的气态巨行星,以及温度更低的巨行星天王星和海王星的最终的形成过程。这也是天文学家预计这些行星在流体的表层之下有一个岩石核心的原因。

一切听起来都很合理,但到目前为止这一切还只是一个猜想,当我们要深入到其中的细节的时候,问题就来了。比如说,吸积模型就是一个很好的范例。没有人确切地知道米级的岩石是如何聚合成10千米级的小天体的。一般来说,小型的固体天体会受到其周围气体压力的作用,而最终在聚合之前便落入了太阳。鉴于此,一种新的假说认为,可能是气体中局部湍流提供的低压,使得小岩石最终并合到了一起。

气态巨行星也有类似的问题。它们的岩石核心必定是在有气体的情况下聚合而成的,然后才能吸积气体。天文学家在其他行星系统中,也已经发现了类木行星,这些行星的大小和木星相仿,但是轨道半径却和地球的差不多,甚至更小。那么这是否意味着,在太阳系形成之初,木星也和那些行星一样如此地靠近太阳呢?模型显示,如果在太阳系形成的早期,也有一颗木星质量的行星运动到了太阳系的内部的话,那么诸如地球这样的内行星,都会被散射出太阳系。按照美国天文学家阿米蒂奇的说法,没有证据显示太阳系上演过类似的情况。如果说过大的月亮是某种暗示的话,那么它也只是说明了内太阳系在岩质行星形成的最初1亿年中,一直处于“动荡不安”的状态,但是很快一切就都安定了下来。

现在比较流行和公认的说法认为,太阳形成之后的几亿年中,在木星和土星引力的“强强联合”作用下,天王星和海王星被推到了距离太阳更远的地方,并且占据了现在的位置,由此引发了外太阳系的重组和膨胀。一些小天体会就此撞向木星,而另一些则会被木星的强大引力抛射出太阳系。在整个太阳系的外围及宇宙的深处,这些未被吸积的残骸聚集到了一起,形成了设想中的奥尔特云。


太阳系六大未解之谜1


奥尔特云

太阳系的最近一次引力散射效应的集中体现,就是它们对火星和木星之间小行星带的扰动,由此引发了40亿年前出现的晚期大规模轰击。在这期间,大量的小天体撞击了地球和月亮,但从那以后构成太阳系的天体便又重新恢复了平静,进入了一种精巧的平衡状态,这种平衡状态,对地球上生命的起源和演化来说无疑是“无价”的。

以上来自回到2049


分享到:


相關文章: