太阳系形成的荒蛮时期,木星“大开杀戒”,将太阳系肃清

(【宇宙出生日记】栏目内容较多,我们会以连载的方式介绍,本篇是第五期。篇幅较长,如果不能一口气看完,建议先收藏后看,感谢你阅读本文!)

太阳系形成的荒蛮时期,木星“大开杀戒”,将太阳系肃清

根据目前科学家的观测,我们的太阳系是一个拥有一颗恒星、8颗行星、同时拥有无数如小行星、矮行星、彗星等小天体和星际物质的巨大系统。从内到外的结构分别是太阳,八大行星、海王星外的柯伊伯带和比柯伊伯带更加宽广的奥尔特云。

太阳的直径虽然只有不到140万公里,但影响范围极广。它的磁场可以影响到100亿公里以上的位置,在那里和宇宙辐射达到平衡,这就是太阳的日光层。前年有新闻说NASA的旅行者2号飞出太阳系,其实只是飞出了日光层,距离真正太阳系的边缘还远着呢。太阳系的边缘,要根据太阳引力的影响范围来计算,据估计,这个范围甚至可能延伸到1光年以外。

如此巨大的系统,到底是怎么形成的呢?今天,咱们走进【宇宙出生日记】栏目的第五期,探索一下太阳系的起源。

太阳系形成的荒蛮时期,木星“大开杀戒”,将太阳系肃清

大约在46亿年前,在银河系距离银心大约2.6万光年的位置上,有一团巨大的星际尘埃和气体。这团星际物质,说起来也是来自于一颗更古老的恒星。它在超新星爆发后,喷发出来的物质弥漫在这里。因此,是它用自己的遗骸,造就了另外一颗伟大的恒星——太阳。

太阳的形成

在这片星际物质的某个区域,有一些物质比较密集。就像宇宙黑暗时代的波动、银河系形成的最初期一样,物质密集的区域引力也更大,吸引更多物质靠近,坍缩,形成更大的引力,吸引更多的物质。在这里,绝大部分物质,都是氢。

经过大约1500万年的凝聚后,在不到46亿年前的某一个瞬间,这团“氢气球”被“点燃了”。说是点燃,并不是燃烧,而是发生了核聚变。这个瞬间是什么样的瞬间呢?那就是压力和温度都达标的瞬间。核聚变对于反应条件的要求极高,最重要的就是要有原料(氢),以及足够的温度和压力。当这颗“氢气球”足够大时,内部就会形成巨大的压力和极高的温度。那么,多大才算足够大呢?目前科学家还没有得出精确的数字,只知道大概范围太阳质量的6%~8%之间。

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很幸运的是,太阳很容易就突破了这个临界值。于是,这颗质量达到2000亿亿亿吨的巨型“氢弹”引爆,点亮了整个太阳系。

第一回合较量

就在太阳形成的过程中,在几亿公里以外,还有一团“氢气球”也在不断地膨胀、发展,大有要和太阳抗衡的模样,这就是木星。

不过,它的成长速度显然没有太阳那么快。最终,太阳以压倒性的优势夺走了绝大部分氢,将太阳系99.86%的物质全部收为己有。而残余的0.14%中,木星独吞了其中的0.1%,只留下0.04%的物质给其他天体。即便如此,它的质量仍然只有太阳的1/1000左右。

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由于质量太低,所以木星内部完全不足以自发进行核聚变反应,只能以行星的形式围绕太阳公转。人们给它起了一个悲凉的绰号——失败的王储。

尽管在第一回合的较量中,木星以失败告终,但它绝不甘心。接下来,将是它大显身手的时刻。

其他行星的形成

至此,成为太阳系绝对主宰的太阳,反而退居幕后。太阳系的舞台上,将上演木星的“独角戏”。

在木星形成的时候,太阳系只有它和太阳两大天体。在太阳系的其他区域,还只有各种石块或者金属块,以及一些小的“氢气球”。由于太阳风的作用,氢等较轻的元素都被吹开。它们在距离太阳比较远的区域,形成了土星、天王星和海王星。而相对比较重的元素,就像台风里的胖子一样纹丝不动,留在了太阳系的内侧。在天文学上,除了氢和氦,其他元素都被称作“金属元素”,它们形成了今天的水星、金星、地球和火星。

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而正是这些金属元素的存在,让科学家推测太阳系是诞生于一颗死亡的恒星。因为在大爆炸后,宇宙中主要元素只有氢,氦和锂都极少。氢聚集在一起形成了恒星,聚变合成了更多的氦,但不会聚变为更重的元素。只有在超新星爆发后,才有可能形成碳、氧甚至是铁、银、金等元素。所以说,不论你手上戴的钻石,还是脖子上挂的金项链,都是来自于同一颗古老恒星的遗骸。

因此,从这个角度说,太阳算不上地球的“母亲”,说它是地球的大哥还差不多。

第二回合较量

其他行星形成后,太阳系大致有了今天的雏形。但是,如果你以为这就是太阳系形成的终点,那就大错而特错了。在这个时候,木星利剑出鞘,开始搅局。

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研究显示,木星在诞生之后,并不是固定在这个轨道上的。由于其他行星的引力作用,它也一直在摆动。有的时候,它会更靠近太阳一点,最近的时候甚至可以达到今天火星的位置;有的时候,它也会被其他气体行星拉走,远离太阳。

科学家提出这种猜测,不仅因为计算机模拟有这样的现象,而且在寻找系外行星的时候,科学家发现其中很多气体巨星都在宿主恒星附近很近的位置上,有的甚至比水星还近。因此,我们有理由认为太阳系初期时,木星和土星等天体也在太阳系内侧,后来才进入到现在的轨道的。

就是在木星横行于太阳系的时候,整个太阳系的引力场都被扰乱,很多天体也被它牵着鼻子走。就好像一条大河向东流,河面上的树叶也不可能原地不动。

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很多小石块开始互相碰撞,太阳系就像是失去了交通岗的十字路口,车祸不断上演。这段时期,被称为是太阳系的轰炸年代。

生命的契机

这种碰撞不是坏事,因为大片的区域都被木星的引力清空,小石块要么因为碰撞结合成小行星,要么直接坠入大行星上,融为一体。在这段时期,地球也遭受到了小行星的狂轰滥炸,被炸得面目全非。不过,也就是在这个过程中,大量的水都随着小天体、彗星等砸在地表,给地球带来了如今广袤的海洋。

科学家之所以这么说,是因为地球现在的位置过于温暖,并不适合在形成的过程中就收集到水。如果这种说法成立,那么显然这些水都是地球形成后才来的。

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另外,木星把太阳系内侧的空间清空,减少了小天体的数量。如果没有这个过程,我们现在可能每天都要活在小行星的威胁中,甚至地球生物会不会早就被它们灭绝,也不好说。

同时,还有科学家认为,地球上的有机物都未必是地球的“土特产”,很有可能是小天体带来的。更有甚者,很多人认为连最早的生命,也是从宇宙中来的,这就是生命外来论,或者宇宙生命轮。

被流放的冰巨星

不仅太阳系内侧的小天体受到严重的影响,即使是天王星、海王星这样的冰巨星,也无法独善其身。

科学家指出,最初的时候,海王星比天王星更近。但是在木星和土星的合力作用下,两颗冰巨星被驱逐出去,并且途中交换了位置。在这个过程中,它们的轨道偏心率被加大。

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它们在新的轨道上运行过程中,搅乱的那片区域的小天体。其中一部分进入太阳系,砸到了地球身上,带来了水甚至有机物,而另外一部分被驱赶到更远的位置,形成了今天的柯伊伯带。

​美国西南研究院的天文学家David Nesvorny表示:在早期的太阳系,行星数量远比现在要多。他的模拟结果显示,太阳系形成过程中会形成很多像天王星或者海王星的冰巨星,但是它们并没有那么好的运气,最终被放逐,离开了太阳系,成为了宇宙中最孤独的行星。

可以想象,太阳系的早期,简直就是一场宇宙版的列国纷争。天体之间互相影响,有一些成功上位,有一些永远离开,还有一些,彻底消失……

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消失的天体让科学家非常头疼,它们深深地影响过太阳系,却消失得无影无踪,不留下一丝痕迹,只留下无数未解之谜,让很多现在的天文现象都找不出原因。我们很难再找到它们的痕迹,只能从现在的天体中寻找它们的遗骸。

就在太阳系形成的早期,就很有可能存在一颗行星,它掀起了巨大的波澜,改变了太阳系的命运,最终完全消失,给人类留下了许多的谜题。那么,这颗行星到底是谁?它到底如何改变太阳系的命运呢?我们将在【宇宙出生日记】第六期为大家解答,如果感兴趣的话,不要忘记关注我哦,我们一起从宇宙大爆炸开始,一直旅行到百亿年后~


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