太阳系形成模型
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星云假说基础
当前科学界主流的太阳系形成理论是“星云假说”。该理论认为,太阳系起源于一团巨大、缓慢旋转的星际分子云,其主要成分是氢和氦,以及约1-2%的由硅酸盐、冰和碳质尘埃组成的固体颗粒。大约46亿年前,一个外部事件(如附近超新星爆发的激波)触发了这团分子云在自身引力作用下开始坍缩。 -
原太阳星云与吸积盘
随着分子云的坍缩,其旋转速度因角动量守恒而加快,导致云团逐渐扁平化,形成一个巨大的、中心致密的“原太阳”和被其引力束缚的、环绕其旋转的“原行星盘”。原太阳通过持续吸积盘内物质,其核心的温度和压力不断升高。盘内距离原太阳较近的区域温度高,只有耐高温的硅酸盐和金属颗粒能够以固态存在;而较远的区域温度低,水、甲烷、氨等挥发性物质也能凝结成冰粒,这条界线被称为“雪线”。 -
行星胚胎的形成
在原行星盘中,微米级的尘埃颗粒通过随机碰撞和静电作用开始聚集,形成毫米到厘米大小的颗粒。这些颗粒在气体阻力的影响下,逐渐向盘的赤道面沉降。当颗粒尺寸增长到千米级别时,便形成了“星子”。星子的引力开始变得显著,它们通过相互之间的引力吸引和碰撞,进行更有效的合并生长。这个过程被称为“吸积”。 -
类地行星与气态巨行星的形成
在雪线内侧,星子主要由岩石和金属物质构成,它们通过吸积形成“行星胚胎”,最终再经过一系列巨大的碰撞,合并成水星、金星、地球和火星这四个类地行星。在雪线外侧,除了岩石和冰质星子外,核心质量足够大(约10个地球质量)的行星胚胎能够凭借其强大的引力,有效地吸积原行星盘中大量的氢和氦气体,从而迅速增长,形成木星和土星这样的气态巨行星。更远处的天王星和海王星,可能因为形成较晚或原行星盘物质密度较低,未能吸积大量气体,而是由更多的冰质物质组成,成为冰巨星。 -
剩余物质的清理与后期重轰炸期
随着太阳进入主序星阶段,强烈的太阳风吹散了原行星盘中剩余的气体物质。未能聚集成行星的剩余星子,在巨行星引力的扰动下,大部分被甩出太阳系,或与行星发生碰撞,少部分残留下来形成了柯伊伯带和奥尔特云。在大约41亿至38亿年前,太阳系内部经历了一个被称为“后期重轰炸期”的阶段,大量星子撞击了类地行星,形成了我们今天在月球和水星上看到的众多撞击坑。至此,太阳系的基本架构便确立了下来。