行星形成理论中的行星胚胎阶段 第一步：理解“行星胚胎”在整个行星形成理论中的位置 在我们之前讨论过的“星子吸积阶段”和“寡头生长阶段”之后，行星形成过程进入一个更集中的一个关键时期。如果把最终的行星（如地球、火星）比作成人，那么“行星胚胎”就相当于胚胎或婴儿阶段。具体来说，行星胚胎是那些在原生行星盘中，通过星子的碰撞、吸积，已经成长得足够大，其引力开始显著影响其所在区域物质分布和动力学环境的早期行星“内核”或“雏形”。这个阶段是连接微小的星子与最终成熟行星的关键桥梁。 第二步：行星胚胎的形成过程与特性 行星胚胎是如何从无数星子中脱颖而出的呢？ 从寡头生长到胚胎形成 ：在寡头生长阶段，少数几个最大的星子（寡头）会通过高效的引力作用，迅速吸积其“供养区”内的较小星子。随着这个过程的持续，最大的寡头们质量会显著增加，通常可以达到月球到火星的质量量级（例如，10^22 到 10^23 千克，或约0.01到0.1个地球质量）。当它们的质量和引力场增长到足以显著清空其轨道附近的大部分星子物质，并开始主导局部区域的动力学演化时，它们就升级为“行星胚胎”。 基本特性 ： 质量范围 ：典型质量约为0.01至0.1个地球质量。在内太阳系（类地行星区域），这些胚胎被认为是类地行星的直接“建筑材料”。 动力学影响 ：其引力足以导致轨道穿越，引发与其他胚胎或大星子之间的剧烈引力相互作用和碰撞。 内部演化 ：由于吸积碰撞释放的巨大能量以及放射性元素衰变热，足够大的胚胎内部可能开始发生熔融和分异，例如，重物质（如铁）向中心沉降形成原始金属核，较轻的硅酸盐形成地幔。这是行星内部结构分层（核、幔）的起点。 第三步：行星胚胎阶段的动力学与演化 此阶段的系统动力学变得异常复杂和剧烈，主要体现在以下几个方面： 寡头竞争与轨道不稳定性 ：多个行星胚胎在同一个行星形成区域内共存。它们之间的引力相互作用会逐渐使其轨道变得混乱和不稳定。它们的轨道不再是近乎圆形且彼此分隔的，而是开始交叉、重叠。 巨大碰撞 ：轨道的不稳定最终导致行星胚胎之间发生剧烈的碰撞。这些碰撞的能量极高，足以导致物质的熔融、汽化、甚至完全摧毁较小的胚胎。地球-忒伊亚碰撞形成月球的假说，就是发生在这一阶段的著名事件。通过一系列这样的“巨大碰撞”，胚胎们会合并成长为更大的天体。 生长极限与迁移 ：在气体盘依然存在时（类木行星形成早期），行星胚胎的生长可能会受到“气体驱动的迁移”影响。此外，胚胎的吸积效率会受到其所在区域可用固体物质总量的限制。在内太阳系，最终需要通过胚胎间的碰撞合并才能形成水星、金星、地球和火星这些类地行星。 第四步：行星胚胎阶段与后续阶段的衔接 行星胚胎阶段并不是一个孤立的过程，它直接决定了未来行星系统的面貌： 通向类地行星 ：在内太阳系，行星胚胎阶段结束后，再经过约1亿年的“晚期重轰炸期”（巨大碰撞的尾声），几个主要的行星胚胎通过碰撞合并，最终形成了我们今天看到的四颗类地行星及其卫星系统（如地月系统）。 气体巨星的核心 ：在外太阳系（类木行星区域），一个迅速吸积固体物质达到约10个地球质量左右的巨大行星胚胎（通常称为“核”），会触发下一阶段——我们之前讲过的“气体吸积阶段”，快速捕获原行星盘中的大量氢气与氦气，最终膨胀成为像木星和土星这样的气态巨行星。 决定行星系统架构 ：胚胎的数量、质量分布、轨道特性以及它们之间相互作用的剧烈程度，深刻影响了最终行星系统的稳定性、行星的数目、大小、轨道间距和偏心程度。对系外行星系统的观测和模拟研究也高度依赖对这一阶段物理过程的理解。 总结 ：行星形成理论中的“行星胚胎阶段”，是从无数小星子迈向成熟行星的必经“青春期”。它以寡头生长为基础，孕育出月球至火星大小的原始行星内核。这一阶段以剧烈的引力相互作用和巨大的碰撞为特征，是塑造行星内部结构、最终决定行星系统整体架构的关键时期，并为后续无论是类地行星的最终成型还是气态巨行星的快速膨胀，奠定了最核心的物质与动力学基础。