網站首頁 首頁 > 獵奇 > 宇宙 >  文章正文

太陽是如何形成的?最初經歷了什么?

發布時間:2019-12-31 11:14:59  作者:宇宙探索  來源:宇宙探索  閱讀:119

      太陽系是由部分原始的星際云收縮而形成的,這是我們由目前所掌握的較為充分的數據所得出的一個理論。根據這個理論,其細微的旋轉在收縮的氣體完成旋轉時就會被放大,直到收縮氣體形成一個旋轉的扁平圓盤,圍繞著密度更大的氣體塵埃旋轉。處于中心的氣體塵埃進一步被壓縮,從而形成了原恒星(處于原始狀態的恒星,這里指原始太陽),其中包含了絕大部分最初坍塌的云團。
      這個過程從“開始”到“結束”,需要一千萬年。天文學家們已經觀測到環繞著年輕恒星的原行星盤,所以這部分理論似乎是正確的。哈勃望遠鏡在獵戶座星云中拍到了很多類似的環繞著恒星的原行星盤,這些照片在其網站上就可以看到。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      圖解:模擬原行星盤的螺旋臂與其觀測數據的對比
      我們可以看到(至少間接地看到)HL金牛座系中行星形成時行星清掃氣體塵埃環,留下空白。星際云的其中一個特征是塵埃灰,這與我們太陽系已知的特性直接相關。天文學家們從20世紀60年代起就在濃密的云團中探測到了它們。我們通過仔細研究碳質球粒隕石得知,它們是早期“太陽星云”物質中的一部分。由塵埃和氣體組成的太陽星云,隨著太陽在其中心形成而繼續演化。
      在這些氣體塵埃形成的旋轉原行星盤中存在相互的摩擦,這些摩擦使得約一億英里的范圍溫度達到1000K以上,使氣體塵埃通過化學反應形成了硅酸鹽,而不是形成冰。在這樣的溫度下,星際云的已知成分甲烷和水卻不會發生這樣的化學反應,除非是在離原行星盤中心更遠、更冷的軌道外圍。
      由于從原行星盤溫度的下降,建立起了各種特定的化學區域,每一個都有獨自的化合物豐度比值。太陽星云的內部富含硅酸鹽和鐵、鎳的化合物,外部溫度較低的地方則富含各種冰。這種特征仍然存在于內行星(主要由硅酸鹽組成)和外行星的衛星(主要由冰組成,含水較多)的構成中。一旦塵埃顆粒的溫度變得與環境溫度一致,下一階段就開始了。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      下一個階段涉及到行星的形成,目前尚未直接被觀測到,但是上文所提到的金牛座HL系或許會進行這一過程。一個與其相同的物理模型表明,通常存在于星際云中相當粘稠的塵埃顆粒,會堆積形成直徑從厘米到千米的天體,然后進入原行星盤的內部。
      過程進行到這一步一般就會停止了,但如果有合適的流體和氣體的動力條件,這個過程就還會繼續。例如震蕩,震蕩時一些小的天體將碰撞、分裂,這樣就不會形成更大的組合了。我們認為,引力在原行星盤中的穩定能加速形成更大的天體。比如微型漩渦星系,旋轉的原行星盤是不穩定的,并且很容易在其內部形成兩個或多個漩渦。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      圖解:這顆年輕恒星埃利亞斯2-27周圍的原行星盤位于距離我們大約450光年遠的地方
      在這個階段,太陽中的很大一部分的角動量被轉移到軌道中。太陽包含了目前太陽系99%的質量,但角動量僅僅只有2%。最廣為人知的“打破”太陽的方法是利用磁場,這已經在許多新生恒星中被探測到,所以我們知道對于像太陽這樣的恒星(年齡小于1000-2000萬年)強大的磁場的確存在。典型星際隕石中的塵埃顆粒的尺寸是以微米為單位的。
      只有氣體塵埃不斷聚集形成一個更大的天體,才能形成行星。我們從隕石樣本中,可以大致了解到這個長久又復雜的過程,這個過程是依于塵埃顆粒的高粘度而進行的。一些塵埃顆粒隨著在原行星盤中的旋轉時相互碰撞,根據各種模型和估算,僅僅在幾千年內,它們的直徑就會增長到幾厘米!通過研究隕石,我們還發現,這些塵埃顆粒是在冷熱不斷交替的惡劣環境中聚集起來的,其中還有爆炸釋放出來的能量,這些過程增加了它們表面的粘稠度(部分被融化,部分被冰凍)。
      因為原行星盤所在的區域有其自己的磁場,這就使得塵埃顆粒從“大氣”中沉淀出來,慢慢地塌陷到軌道平面的中間,使行星形成的區域變得狹窄,這就是我們所說的黃道面。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      我們還不能確切的得知,這些直徑只有幾厘米的塵埃顆粒集合體是如何變為直徑以千米計的小行星體的,直接的碰撞也許是導致形成更大天體最直接的原因。我們從太陽系周圍的數十個天體中可以得出,大型天體曾經確實大量存在過。引力可以放大這一過程,這樣一個狹窄的、自引力的原行星盤是非常不穩定的,計算表明,這些天體可能會分裂成更小的不均勻天體。
      據估計,這些天體直徑從幾百米到幾千米不等,這類似于小行星帶中大多數小行星的大小,很難想象原始太陽星云中有多少這樣的天體。我們通過觀察內行星、月亮、甚至小行星本身的表面,就能證明這些天體曾發生過猛烈的爆炸。因為太陽星云內部的塵埃是太陽質量的幾個百分點,所以在星云內的天體密度都非常高,這些厘米大小的小球一旦形成,就無法被排出。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      至于星云中的氣體,那又是另外一回事了。據我們所知,類似太陽的行星核燃燒時都會經歷T-金牛星這樣的階段。太陽在這個階段時,會釋放出一股巨大的太陽風,沖刷出太陽星云內部的所有氣體,這個階段大約在太陽星云和原太陽開始形成的兩千萬年后結束。
      這些小天體相互碰撞后融合在一起,據估計,形成和地球一樣大小的天體需要大概不到一千萬年。最初,這些小行星通過互相碰撞來增加體積,就像兩個球相撞。但隨著這些天體的直徑增長到幾千多米,它自身的磁場就開始吸引周圍的物質和塵埃進入一定區域內,這樣,小行星就能清除更多滯留在軌道中的物質。隨著太陽星云的演化,在吸積過程的最后,形成了越來越大的天體。
      雖然最初天體的大小只有一千米,行星即將形成時,直徑只有幾百或幾千公里的天體會相互碰撞。它們其中有一個撞向了地球,撞擊過后的殘骸就形成了月球;另一個撞向了金星,改變了其自轉軸心;還有一個撞向了水星,導致其失去了一部分外殼。天王星也曾在形成自己的衛星系統前,被小行星撞擊而改變了自轉的軸心。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      內行星的形成是相當緩慢的,然而“氣態巨行星”的形成則是另一種完全不同的過程。一旦一個行星的質量達到地球質量的10到20倍,它自身的引力場就會變得更強,即使是處于太陽系較冷的外部環境中的,流動緩慢的氣體,也能被行星捕獲,然后,這個行星的體積就會以爆發式的速度增長。雖然這一過程的細節仍然具有爭議,但在幾千萬年內創造一個木星大小的天體的確是較為困難的。我們從其它恒星周圍發現的木星大小的恒星中可得知,這些天體在形成的過程中不會停留在原地,而有可能向著太陽星云內部漂移。
      比如,木星就有可能是在土星軌道上形成,而后由于原行星盤的粘性和引力而向內漂移。在一些原行星盤內,這些巨大的天體甚至會一直向內漂移,直到被恒星吞沒!當它們向內移動時,它們甚至可能會驅逐一些正在形成過程中的行星,包括原始的地球。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      因為原行星盤的內部溫度超過1000K,外部溫度又只有20K,所以這些行星的組成成分以及大氣層,就取決于他們在行星盤中的位置。在內太陽系,富含硅酸鹽、鐵和鎳的化合物達到的熱力學平衡。在外太陽系,甲烷、氨和冰的含量非常豐富。這就是為什么內行星和小行星帶的天體的主要成分都是巖石,而外行星的衛星都是巨大的冰球。這種“化學平衡”的模型時非常強大的,可以用來預測其他只知道質量和其與恒星間距的行星。
      在金牛T星清除了行星盤中的自由氣體并摧毀內行星的原始大氣之后,新的大氣從行星內部釋放出來,為后續行星表面的化學反應奠定了基礎。即使是與這些行星相撞的彗星也有大量濃縮的物質和水,但沒有行星從內部所釋放出來的那么多。
    太陽是如何形成的?最初經歷了什么?
      在接下來的10億年內,這些行星會持續收到大型行星的撞擊,直到大型行星離開太陽系。目前,太陽系中仍然存在一些古老的天體,我們必須時刻對這些潛在的威脅保持警惕。
11选5任四包赚不赔40注