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太陽星云

太陽星云是太陽和太陽系形成前在宇宙空間由氣體和彌散的固體顆粒組成的星云。圖示由卡麥降提出的太陽星云演化的一種假說,他認(rèn)為開始時為一旋轉(zhuǎn)的球狀星云,然后形成一個盤狀,由于強烈對流和其他機制作用,使角動量向外轉(zhuǎn)移,并在其中心部分通過凝聚作用而形成太陽,由內(nèi)往外形成類地行星大行星。近年有人提出,是由于它附近的超新星爆發(fā)的輻射壓力和沖擊波,使之凝聚成太陽和太陽系。

目錄

名詞解釋 編輯本段

星云溫度只有幾十 K,密度 10~10g/cm,中心部位溫度較高。星云塌縮后光度和溫度急劇上升,在星云盤中心形成太陽。其他距原始太陽不同距離的物質(zhì)逐漸凝聚成不同化學(xué)成分的星子。在距太陽不同區(qū)域星子吸積形成各大行星和衛(wèi)星。
太陽星云是讓地球所在的太陽系形成的氣體云氣,這個星云假說最早是在 1734 年由伊曼紐·斯威登堡提出的。在 1755 年,熟知斯威登堡工作的康德將理論做了更進一步的開發(fā),他認(rèn)為在星云慢慢的旋轉(zhuǎn)下,由于引力的作用,云氣逐漸坍塌和漸漸變得扁平,最后形成恒星和行星。拉普拉斯在 1796 年也提出了相同的模型;這些可以被認(rèn)為是早期的宇宙論。
當(dāng)初僅適用于我們自己太陽系的形成理論,在我們的銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了超過 200 個外太陽系之后,理論學(xué)家認(rèn)為這個理論應(yīng)該將能適用整個宇宙中的星系形成。

形成因素 編輯本段

形成環(huán)境

太陽星云
太陽星云
一般人認(rèn)為,銀河系的第一代恒星幾乎全是由氫組成的,而第二、第三代恒星在形成的初期便含有許多種較重的核素?;谠?/span>太陽上存在許多種核素,天文學(xué)家們認(rèn)為太陽是銀河系中的第二或第三代恒星,太陽上的那些較重的核素就是來自銀河系中的第一代恒星。天文觀測表明,在銀河系中存在著大量的雙星系或多星系恒星,即兩個或多個非常接近的恒星不僅環(huán)繞銀河系的中心運行,同時還彼此相互環(huán)繞運動。

形成條件

太陽星云照片
太陽星云照片
假設(shè)銀河系中某個雙星系或多星系中的一個質(zhì)量是太陽的 10 倍以上的恒星在 80 億年前發(fā)生超新星爆發(fā),則其噴射出的大量物質(zhì)會以球面的形態(tài)擴散開來。顯然以這種方式擴散開來的物質(zhì)由于以極快的速度飛向四面八方,最終甚至有可能沖出銀河系,故不太可能形成太陽星云。但如果該恒星的伴星(質(zhì)量是太陽的 8 倍以上)彼此相距較近,在附近超新星爆發(fā)產(chǎn)生的巨大沖擊作用下,其外層大量物質(zhì)被剝離并以相對較慢的速度呈團狀飄向遠處,假如被剝離物質(zhì)的總量足夠大,則這些被剝離的團狀物質(zhì)經(jīng)過漫長的歲月后,就有可能在銀河系中逐漸演化成一個新的星云-太陽星云,并最終從中誕生出類似于太陽的銀河系的第二、第三代恒星,以及星系中包括類似地球在內(nèi)的各大行星。

形成過程 編輯本段

初期的崩潰

云團初期的崩潰
云團初期的崩潰
云團崩潰后,中心不斷升溫并壓縮,溫度高到可以使灰塵蒸發(fā)。初期的崩潰時間估計少于 10 萬年。
中央不斷壓縮使它變?yōu)榱艘活w質(zhì)子星,原先的氣體則繞著它公轉(zhuǎn)。大多數(shù)氣體逐漸向里移動,又增加了中央原始星的質(zhì)量。也有一部分在自轉(zhuǎn),離心力的存在使它們無法往當(dāng)中靠攏,逐漸形成一個個繞著中央星體公轉(zhuǎn)的“添加圓盤”并向外輻射能量慢慢冷卻。

第一個制動點

太陽星云
太陽星云
質(zhì)子星 與繞著轉(zhuǎn)的氣體可能不夠穩(wěn)定,由于自身的重力而繼續(xù)壓縮,這樣產(chǎn)生了雙星。如果不的話……
氣體逐漸冷卻,使金屬、巖石和(離中央星體遠處)冰可以濃縮到微小粒子(比如氣體又變回成灰塵)。添加圓盤一形成,金屬便開始凝結(jié)(對于某個流星的同位素測量,估計是在 45.5~45.6 億年前),巖石凝結(jié)得較晚(44~45.5 億年前)。
灰塵粒子互相碰撞,又形成了較大的粒子。這個過程不斷進行,直到形成大圓石頭或是小行星。

快速生成

云團快速生成
云團快速生成
較大的粒子終于大到能產(chǎn)生不可忽略的重力場,它們的成長也越來 越快。它們的重力使小粒子的加盟變得更容易也更快,終于搜集到的質(zhì)量與它們在公轉(zhuǎn)軌道上運行應(yīng)有的質(zhì)量相符,使運行變得穩(wěn)定。因為大小由距離中點的距離和質(zhì)子星體密度和化學(xué)組成決定。按理論來說,太陽系內(nèi)層中像月球大小的小行星是太大了,外層需要地球的 1~15 倍大小的星體。在火星與木星處有一個較大的質(zhì)量跳躍:來自太陽的能量能使近距離的冰變?yōu)樗魵?,所以固態(tài)的合成的星體與太陽的距離可以大大超過臨界值。這類小行星體需要二千萬年形成,最遠的組成時間最長。

第二個制動點

星云冷卻 100 萬年后,這顆星產(chǎn)生了強勁的太陽風(fēng),將星云中剩余的氣體全部吹散。如果質(zhì)子星夠大,它的重力將能吸進星云中的氣體,變成氣態(tài)巨型星,反之,則成為一個巖石質(zhì)星體或冰質(zhì)星體。
這一刻,太陽系是由固態(tài)星,質(zhì)子星,氣態(tài)巨型星構(gòu)成的?!靶⌒行求w”不斷碰撞,質(zhì)量也漸漸變大。數(shù)千萬到數(shù)億年之后,最終形成了 10 多個運行于穩(wěn)定軌道的行星,這就是太陽系。在漫長歷史中,這些行星的表面可能被極大地改變,被碰撞什么的。(比如大部分由金屬組成的水星或月球。)

演化過程 編輯本段

云團演化過程
云團演化過程
球粒隕石是太陽星云冷凝吸積的直接產(chǎn)物,其中的頑輝石球粒隕石具有非常特殊的巖石礦物學(xué)特征(如 CaS、MgS 等各種親石元素硫化物的出現(xiàn),SiO 在金屬相的存在等),是揭示太陽星云在極端還原條件下演化的鑰匙。此外,對該類型隕石的研究還有助于認(rèn)識太陽星云在徑向上的物質(zhì)組成變化規(guī)律。

極端冷凝

盡管頑輝石球粒隕石形成于非常特殊的條件,但對該類隕石的研究自 Keil(1968)的開創(chuàng)性工作以來緩慢進展,其中重要的因素是該類隕石缺少一些關(guān)鍵的巖石類型(如 EL3)、樣品少且極易風(fēng)化。該項目通過對我國清鎮(zhèn)隕石(EH3)和新發(fā)現(xiàn)的南極隕石MAC 88136(EL3)等系統(tǒng)對比研究,翻開了頑輝石球粒隕石研究的新章節(jié)(Lauretta,2002,Meteorit Planet Sci,37,475~476)。通過該項研究,首次建立了極端還原條件下太陽星云中金屬和各種硫化物的凝聚順序,從高溫到低溫依次為:隕磷鐵礦、隕硫鈣礦、隕硫鎂礦、金屬相、閃鋅礦隕硫鐵銅鉀礦、各種鉻硫化物;提出硫化物的四種成因機制,包括星云的氣-固相凝聚、金屬相的硫化反應(yīng)、固相出熔、礦物的分解等;提出星云凝聚早期存在高溫熔融事件的觀點和證據(jù);提出 EH 較 EL 群形成于更加還原的星云條件,并首次明確給出這兩個化學(xué)隕石母體在巖石礦物學(xué)特征上的主要異同點和相應(yīng)的分類參數(shù)。

熱變質(zhì)

太陽星云
太陽星云
在界定了 EH 和 EL 群隕石母體初始巖石礦物學(xué)特征之異同點的基礎(chǔ)上,通過與其 他不同熱變質(zhì)程度的各巖石類型隕石進行對比,確定了 EH 和 EL 群頑輝石球粒隕石的熱變質(zhì)溫度及其在母體中的冷卻速率,給出與這兩個重要隕石母體熱變質(zhì)歷史相關(guān)的重要限制條件(Lauretta,2002);提出強還原條件下隕石熱變質(zhì)伴隨還原反應(yīng)的觀點和證據(jù),以及 EH 群隕石母體撞擊破碎重新堆積的新模型。此外,根據(jù) EH、EL 群球粒隕石與熔融分異形成的頑輝石無球粒隕石之間在巖石礦物學(xué)、礦物微量元素等方面的對比,對長期爭議的頑輝石無球粒隕石的母體進行了討論,并給出有關(guān)限定條件。

還原區(qū)域

從形成于太陽星云極端還原區(qū)域的清鎮(zhèn)隕石中首次分離出大量太陽系外物質(zhì),通過對其中部分樣品的 C、N、Si 等同位素分析,首次在頑輝石球粒隕石中發(fā)現(xiàn)超新星成因類型的 SiN;發(fā)現(xiàn)新的 Si 相對貧化的超新星成因類型 SiC,其同位素組成與超新星理論模型給出的結(jié)果非常吻合,表明可能存在多種超新星或不同圈層來源的太陽系外物質(zhì)。通過與形成于太陽星云氧化區(qū)域的碳質(zhì)球粒隕石中的太陽系外物質(zhì)對比,提出太陽系外物質(zhì)在原始太陽星云中不均一分布的觀點和證據(jù)。

凝聚模型 編輯本段

研究太陽星云形成太陽系天體化學(xué)演化過程的理論模式。20 世紀(jì) 60 年代以來,人們根據(jù)隕石行星化學(xué)成分的研究資料,在假定的太陽星云條件下,借助于物理-化學(xué)理論和太陽系起源理論,來探討太陽系各天體形成的化學(xué)環(huán)境以及化學(xué)演化規(guī)律,提出的模型主要分為 3 類:熱凝聚模型、冷聚集模型和等離子體凝聚模型。

星云假說 編輯本段

原始星云

假說主張一個行星系統(tǒng)原始的型態(tài)應(yīng)該是一個巨大的(典型的直徑應(yīng)該有 10000 天文單 位),由非常低溫的星際氣體和一部分巨大的分子云組成,大致成球形的云氣。這樣的一個星云一旦有足夠的密度,在本身的重力作用下便會開始收縮,也可能經(jīng)由鄰近區(qū)域產(chǎn)生的重力波(像是超新星造成的震波)壓迫了分子云,造成重力塌縮的開始。星云的成分將反映在形成的恒星上,像我們自己太陽系的星云相信是有 98% 來自大批量的氫和氦(以質(zhì)量計算),以及 2% 來自早期死亡的恒星拋回星際空間的重元素組成(參見核合成)。重元素所占的比例就是所謂的星云的金屬性。在統(tǒng)計上,金屬性高的恒星(也就是在金屬含量較高的星云中形成的恒星)較有可能誕生行星。一旦開始,太陽星云的收縮就會慢慢的、但無可避免的加速。
在塌縮中,有三種物理過程會塑造星云:溫度上升、自轉(zhuǎn)加速和平坦化。溫度的上升是因為原子加速向中心掉落并深入重力井中,并變得更為緊密,碰撞更為頻繁,重力位能被轉(zhuǎn)換成動能或是熱能;其次,即使當(dāng)初極為細(xì)微的,太陽星云只要有一點點的凈自轉(zhuǎn)(角動量),會因為角動量的守恒,星云的尺寸縮小時就必需轉(zhuǎn)得更快;最后,星云必須成為扁平的盤狀,稱為原行星盤,是因為當(dāng)氣體的小滴碰撞和合并時,它們運動的平均值傾向于凈角動量的方向。
對八塊不同年代,但都在太陽系形成的最初三百萬年內(nèi)的隕石所做的地質(zhì)分析顯示,大約在太陽形成的一百萬至二百萬年,太陽系曾經(jīng)遭受 鐵的轟擊,其來源可能是和太陽在同一個區(qū)域內(nèi)誕生,但短命的巨型恒星成為超新星所導(dǎo)致的。

暗星云

如果氣體塵埃星云附近沒有亮星,則星云將是黑暗的,即為暗星云。暗星云由于它既不發(fā)光,也沒有光供它反射,但是將吸收和散射來自它后面的光線,因此可以在恒星密集的銀河中以及明亮的彌漫星云的襯托下發(fā)現(xiàn)。
暗星云的密度足以遮蔽來自背景的發(fā)射星云或反射星云的光(比如馬頭星云),或是遮蔽背景的恒星。天文學(xué)上的消光通常來自大的分子云內(nèi)溫度最低、密度最高部份的星際塵埃顆粒。大而復(fù)雜的暗星云聚合體經(jīng)常與巨大的分子云聯(lián)結(jié)在一起,小且孤獨的暗星云被稱為包克球。
暗星云
暗星云
這些暗星云的形成通常是無規(guī)則可循的:它們沒有被明確定義的外型和邊界,有時會形成復(fù)雜的蜒蜒形狀。巨大的暗星云以肉眼就能看見,在明亮的銀河中呈現(xiàn)出黑暗的補丁。在暗星云的內(nèi)部是發(fā)生重要事件場所,比如恒星的形成。

彌漫星云

彌漫星云
彌漫星云
彌漫星云正如它的名稱一樣,沒有明顯的邊界,常常呈現(xiàn)為不規(guī)則的形狀,猶如天空中的云彩,但是它們一般都得使用望遠鏡才能觀測到,很多只有用天體照相機作長時間曝光才能顯示出它們的美貌。它們的直徑在幾十光年左右,密度平均為 10~100個原子/cm(事實上這比實驗室里得到的真空要低得多)。它們主要分布在銀道面(HOTKEY)附近。比較著名的彌漫星云有獵戶座大星云、馬頭星云等。彌漫星云是星際介質(zhì)集中在一顆或幾顆亮星周圍而造成的亮星云,這些亮星都是形成不久的年輕恒星。

原恒星

一個密度不斷增加的原恒星會累積成為太陽星云的重心。當(dāng)行星在盤中形成的過程中,原恒星會持續(xù)的變得更為緊密,直到一千萬至五千萬年后,它最后終于達到核融合所需要的溫度和壓力,這時恒星就誕生了。一顆這樣的年輕恒星(金牛 T 星)所發(fā)出恒星風(fēng),比形成恒星的力量強大許多,最后將會吹散掉剩余在行星盤的氣體,并且結(jié)束主要的吸積過程(特別是氣體巨星的)。像在恒星生命中的許多過程,在原恒星階段所花費的時間也取決于質(zhì)量,質(zhì)量越大塌縮的越快。
太陽星云
太陽星云
在原行星盤的氣體,同時間內(nèi),從重力崩潰中心的熱化中,當(dāng)溫度逐漸降低,塵粒(金屬和硅化物)、冰(含氫的,像水、甲烷和氨)和顆粒從氣體中被凝聚出來(固化)。這些顆粒在相互間輕柔的碰撞和靜電的作用下,開始增生的程序。氣體的原子和分子的量雖然豐富,但因為運動的快速使得靜電不足以約束它們的行動,因此不會增生。在盤中占有 98% 質(zhì)量的氫和氦,在太陽星云中仍是不能凝聚的氣體。

微行星

在盤中的固體成分是以原先存在于星云中的微塵粒為種子形成的,這些星際介質(zhì)中的顆粒直徑通常都小于一微米,但經(jīng)由在原行星盤中的碰撞,它們的大小可以增長成微行星(照字義講是非常小的行星)。這些塵粒最初散布在整個盤內(nèi),但預(yù)期會如下雨般的集中在盤的中段:就如同當(dāng)初分子云因重力塌縮而形成盤狀,所以這些顆粒沉降在盤面的中段,但因為沒有丟失角動量,所以不會沿著徑向朝原恒星的方向移動。不同大小的顆粒,以不同的速度落下,沿途也會搜集更多的塵粒。在隨機的任意增長下,比例上,較大的塵粒增長的也較快;這樣的狀況也使得表面積越大的塵粒越容易和其它的塵粒遭遇和結(jié)合。數(shù)量龐大且蓬松的塵粒,也能對氣體產(chǎn)生阻擋與吸附的功能。這也可能在行星形成之前,讓固體無須聚集在新形成的恒星上。高速的撞擊也可能打碎形成的微行星,這意味著塵粒和微行星是可以互相轉(zhuǎn)換的。在盤面上湍流在這些碰撞中扮演一種角色:如果湍流太強烈,落向中間平面的雨滴會受到阻礙,同時在微粒間破壞性的碰撞也會很普遍。一旦微行星的數(shù)量變得充足且夠大,它們的重力會幫助更多的顆粒凝聚。強烈的湍流也許會妨礙重力引起的凝聚,導(dǎo)致成長只能經(jīng)由兩顆的互撞。然而,如果顆粒要長成大約 1km 大小的微行星,必須要歷時大約 10000 年。
因為微行星的數(shù)量眾多,并且散布在原行星盤中,就有許多可能發(fā)展成行星系統(tǒng)。小行星被認(rèn)為是剩余的微行星,彼此間逐漸磨損成越來越小的碎片,同時彗星則是在行星系中距離較遠的微行星。隕石是落到行星表面的微行星樣品,并且提供我們許多太陽系形成的訊息。原始型態(tài)的隕石體是被撞碎的低質(zhì)量微行星的大片碎塊,沒有因為重力而發(fā)生分化;同時,分化過的隕石體則是質(zhì)量較大的微行星被撞擊后的大片碎塊。只有最大的那些微行星能在遭受到低質(zhì)量微行星的撞擊后還能夠繼續(xù)的成長。

寡頭成長

當(dāng)微行星成長時,它們的數(shù)量逐漸減少,碰撞的頻率也會降低。由于自然成長的隨機性,使得微行星成長的速率各自不同,而有些會成長的比其他的都大。當(dāng)微行星繞著新生的恒星轉(zhuǎn)動時,動態(tài)摩擦使得微行星的動能(動量)保持著平均的分布,因此最巨大的運動的速度也最慢,軌道也趨近于圓形;而較小的微行星運動的速度較快,軌道的扁率也較大。值得注意的是,運動越遲緩的天體有越大的碰撞截面積,重力則可以提高一顆微行星攔截到另一顆微行星的半徑。必然的,越大越慢的微行星能更加有效的兼并周圍共同成長中的微行星;而速度較快、質(zhì)量較低的微行星就難以繼續(xù)成長。
這迅速的導(dǎo)致逃離過程,在盤內(nèi)每一個區(qū)域中最大的微行星將成為各區(qū)的主宰,會比微行星海中其他的成長的更快。這些大質(zhì)量的個體完全的掌握在盤中的固體物質(zhì),稱為寡頭執(zhí)政,意味著少數(shù)規(guī)則;這種過程稱為寡頭成長。這些少數(shù)的微行星在大小上迅速的增加,在寡頭成長開始前,已經(jīng)有數(shù)十公里的直徑,將成長到幾百公里,最終可以到數(shù)千公里的直徑。
太陽星云
太陽星云
寡頭成長的過程會自我設(shè)限:每一個寡頭都有固定的哺養(yǎng)區(qū)(取決于它的碰撞截面積),一但所有共同成長的微行星都被吸附了,就不會再繼續(xù)成長了。令人半信半疑的是這些區(qū)域的大小是否有足夠的固體,能夠讓寡頭者成長到類地行星的大小,因為理論上這些區(qū)域的微行星只能讓寡頭者成長到數(shù)百公里的大小。然而,可能是湍流再次起了作用,因為它能夠增加或減少微行星的角動量,提供任何形式的徑向運動組合。這或許能穩(wěn)定的提供新的材料給哺養(yǎng)區(qū),讓寡頭者能繼續(xù)的成長。
無論寡頭者是如何的繼續(xù)成長,它們在(在凍結(jié)線的內(nèi)側(cè))一百萬年內(nèi)可以達到的典型大小是 0.5~1 個地球質(zhì)量上下,已經(jīng)大到足夠被稱為原行星。因為有更高密度的固體物質(zhì)可以利用,在盤的外側(cè)可以生長得更大。在類地行星的區(qū)域內(nèi)可能有幾打的寡頭者彼此遠離的散布著,在動態(tài)性的隔離下,即使經(jīng)過數(shù)百萬年或數(shù)千萬年也不會碰撞在一起。

不均勻的溫度

在原行星盤內(nèi)的溫度是不一致的,并且這是了解地球型和木星型行星之間分化的鑰匙。在凍結(jié)線內(nèi)側(cè)的溫度太高(超過 150K)使氫化物不能凝聚,它們?nèi)匀槐3謿怏w狀態(tài);能夠被堆積的只有金屬和硅酸鹽類的塵粒。因此在這個區(qū)域的微行星整個都由巖石和金屬組成,例如小行星,并且組成類地行星。
在凍結(jié)線的外側(cè),由氫組成的水、甲烷和氨都能夠凝固成固體,成為“冰”的顆粒并且堆積起來。巖石和金屬的塵粒依然可以利用,但氫化物的數(shù)量更為豐富,不僅遠遠的超過,而且隨處都是。因此在這一區(qū)域的微行星以冰為主體,而僅有少量的金屬與巖石在內(nèi)。在柯伊伯帶和奧爾特云的天體、彗星、海王星巨大的衛(wèi)星-崔頓,或許還有冥王星和他的衛(wèi)星-凱倫,都是“臟雪球”的例子。由于有許多的固體物質(zhì)可以使用,即使在碰撞較不頻繁和較低的速度下(在更大的軌道),這些微行星依然可以發(fā)展成非常巨大的行星(質(zhì)量大約是地球的 10 倍),使得它們的引力足以吸附氨氣和甲烷,甚至是氫氣。一旦開始這樣的程序,它們將迅速的增長,因為在盤中占有 98% 的氫和氦,會使它們的質(zhì)量大增,而且引力網(wǎng)也會張得更大。

類木型微行星

類木型的微行星不再像是由冰冷的微行星組成的,由于大量的氫氣和氦氣或多或少的都會使得巨大的氣體云核心密度更為堅實。然后這些類木型的氣體球-在與太陽系相似的比喻下,逐漸的產(chǎn)生重力塌縮、加熱、提高轉(zhuǎn)速和趨向扁平。一些類木行星的衛(wèi)星可能也在行星本身類似的機制下形成,在原行星的重力塌縮中,從被濃縮的原行星盤中的塵粒中凝聚而成。這或許可以解釋,在我們的太陽系中,類木行星有如此眾多的衛(wèi)星和為何自轉(zhuǎn)得如此快速。當(dāng)年輕的恒星發(fā)出的強風(fēng)將剩余的氣體和塵粒從恒星盤吹散進入其外的星際空間時,類木行星的成長就結(jié)束了。
以最簡單的說法,在最內(nèi)側(cè)的巨大原行星核形成星盤內(nèi)密度最高的區(qū)域,并且動態(tài)時間(典型的時標(biāo)是碰撞)是最短的,因為這個天體位在盤內(nèi)氣體最密集的區(qū)域,能及早達到捕捉氣體所需要的臨界質(zhì)量,并且和環(huán)繞的氣體有最長的共生時間。在我們自己太陽系內(nèi),木星是在凍結(jié)線外側(cè)最大的原行星核,履行前述的規(guī)則,成為系統(tǒng)內(nèi)最大的行星。實際上,過程可能很復(fù)雜,行星遷移和湍流會使流程混淆;與現(xiàn)今觀察到的系外行星比較,在我們自己系統(tǒng)內(nèi)的行星發(fā)展也許,甚至反倒是有些異常的。

解釋意義 編輯本段

星云假說可以有效的解釋太陽系中一些主要的現(xiàn)象:
? 行星和衛(wèi)星的規(guī)則運動(所有的行星都幾乎在同一個平面上,以接近圓形的軌道,以相同的方向繞著太陽公轉(zhuǎn),而且所有的自轉(zhuǎn)也幾乎在同方向);
? 類地行星和類木行星有明顯的區(qū)別(質(zhì)量、與太陽的距離、組成、衛(wèi)星和環(huán)系統(tǒng));
? 小天體(小行星和彗星,無論周期的長或短);
? 例外的趨向(類地的衛(wèi)星、轉(zhuǎn)軸傾角、不同平面的木衛(wèi)、崔頓)。

理論解釋

最后,在恒星風(fēng)吹掉盤中的氣體之后,還有大量的原行星和微行星被留下來。在超過一千萬至一億年的周期中,這些原行星(典型的質(zhì)量界于月球和數(shù)個地球之間)會互相攝動,直到軌道相互橫越并發(fā)生碰撞為止。這些天體經(jīng)由碰撞的結(jié)果,最后成為系統(tǒng)內(nèi)的行星。這種碰撞:相信是原地球和火星大小原行星的碰撞,形成了地球和月球。這種程序是高度隨機的,一個與我們相似的類地系統(tǒng)的形成,可能很快就會結(jié)束。所能產(chǎn)生的內(nèi)行星也許比我們在太陽系內(nèi)觀察到的更少,但也可能更多。
較小的微行星,在數(shù)量上也會比較多,在恒星系統(tǒng)內(nèi)存在的時間也會比較長久。這些天體也許會在“清除鄰里”的過程中被行星清掃掉;可能會被投擲到外面遙遠的邊緣(在我們的太陽系是奧爾特云);或僅是持續(xù)的輕推進入內(nèi)側(cè)與其他的行星碰撞或相對是穩(wěn)定的軌道。這種連番轟擊的時期可能長達數(shù)億年,并且也許會在地質(zhì)上留下一些可以看見的撞擊坑痕跡。有些論點認(rèn)為,只要在系統(tǒng)內(nèi)還有可以利用的小巖石或冰凍的天體,這個階段就還未真正的完成。1994 年,舒梅克-李維九號彗星撞擊木星所展示的能量,正好彰顯了小行星或彗星撞擊地球可能的威脅。
星云相撞
星云相撞
在我們自己的太陽系,歸結(jié)于 2:1 的共振軌道穿越過木星和土星軌道之間,相信更容易上演這種劇情。來自外圍盤面的大量微行星災(zāi)難性的干擾,這個過程被稱為晚期重轟擊。

面臨挑戰(zhàn)

? 柯伊伯帶迷失的質(zhì)量;
? 崔頓的捕獲過程;
? 天王星的側(cè)身自轉(zhuǎn);
? 在系外行星發(fā)現(xiàn)的熱木星;
? 在聯(lián)星和三合星系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的系外行星;
? 在系外行星發(fā)現(xiàn)的較高偏心率行星。

隕石研究 編輯本段

頑輝石球粒隕石

星球
星球
不同化學(xué)群球粒隕石代表了太陽星云不同區(qū)域的演化產(chǎn)物,其中由碳質(zhì)球粒隕石、普通球粒隕石(包括 H、L 和 LL 群)、到頑輝石球粒隕石,它們的形成區(qū)域與太陽之間的距離逐漸增大,物理化學(xué)條件由氧化轉(zhuǎn)變?yōu)閺娺€原。頑輝石球粒隕石還進一步被劃分為高鐵(EH)和低鐵(EL)二個化學(xué)群,它們均形成于極端還原的條件,一些典型的親石元素,如 Na、K、Ca、Mg 等表現(xiàn)出明顯的親硫性,并以各種硫化物形成存在,硅可以 SiO 形式存在于金屬相中。因此,該類隕石是認(rèn)識太陽星云在強還原條件下演化,以及強還原物質(zhì)熔融分異的探針。另一方面,該類型隕石數(shù)量很少,且其所含的各種硫化物等極易風(fēng)化,使研究工作受到很大的限制,特別是對下述基本問題的認(rèn)識存在各種爭議:
? EH 與 EL 群隕石是否分別存在獨立母體?造成這一困惑的原因是全部收集到的 EH 群隕石具有從 EH3、EH4、EH5 等不同熱變質(zhì)類型的巖石,而全部 EL 群隕石為強熱變質(zhì)的 EL6型樣品,它們之間似乎構(gòu)成一個連續(xù)的演化序列;
? 全部 EL 群隕石為強熱變質(zhì)樣品,因此其與 EH 群隕石之間的差異反映了兩者熱變質(zhì)程度的不同,或繼承了母體之間的差異?;
? 出于同樣的原因,一些頑輝石球粒隕石化學(xué)群的劃分存在爭議。

強還原區(qū)域星云

中國清鎮(zhèn)隕石是已知最原始和新鮮的 EH3 型隕石,對該隕石的深入研究,并結(jié)合其他 EH3 型隕石的分析,獲得有關(guān)強還原區(qū)域星云演化的諸多新認(rèn)識,包括:
? 闡明礦物的四種成因機制(氣-固相凝聚、金屬相硫化反應(yīng)、礦物分解和出熔),并發(fā)現(xiàn)一些礦物具有多種成因類型。通常認(rèn)為隕硫鐵由金屬相的硫化反應(yīng)形成,因此大量氣-固相凝聚成因顆粒的發(fā)現(xiàn)表明強還原區(qū)域太陽星云的冷凝是一個平衡或趨于平衡的過程;
? 發(fā)現(xiàn) EH 群隕石形成區(qū)域氧逸度的不均一性,提出不同區(qū)域之間存在物質(zhì)遷移和混合的觀點及證據(jù);
? 發(fā)現(xiàn)太陽星云冷凝、顆粒加熱和冷卻擴散等多種成因類型礦物組成環(huán)帶,結(jié)合閃鋅礦和尼寧格礦溫度計,提出強還原區(qū)域太陽星云的熱演化模型;
? 首次發(fā)現(xiàn)親石元素 Na 在閃鋅礦和黃銅礦中的富集,確證 Ga 在閃鋅礦包裹體中富集的普遍性等;
? 發(fā)現(xiàn)一種含水的新礦物,其化學(xué)組成為 FeCrS?HO。

EL3 型隕石

在南極隕石中發(fā)現(xiàn)了第一個 EL3 型隕石,從而確證 EL 群隕石具有獨立的母體和完整的熱變質(zhì)系列。在此基礎(chǔ)上,率先開展 EL3 與 EH3 型隕石的對比研究,闡明了 EH 與 EL 群隕石母體在巖石礦物學(xué)上的主要差異,提出 EH 群隕石母體形成于較 EL 群更加還原的條件。Sears 等 1984 年在《Nature》上報導(dǎo)了第一個 EL5 型隕石,但隨后的研究表明該隕石屬于 EH 而不是 EL 群。
發(fā)現(xiàn)了新的頑輝石隕石類型,其巖石礦物化學(xué)特征介于 EH 與 EL 群之間,反映了太陽星云的化學(xué)組成在空間上具有連續(xù)變化的特點。該類型隕石的發(fā)現(xiàn)使頑輝石球粒隕石的化學(xué)群由 2 個增加到 3 個。

F-金云母

在確立 EH 和 EL 群隕石母體巖石礦物學(xué)特征的基礎(chǔ)上,開展強還原條件下隕石熱變質(zhì)作用的研究,首次發(fā)現(xiàn)該類隕石在熱變質(zhì)過程伴隨明顯的還原反應(yīng)。在南極隕石中發(fā)現(xiàn) 4 個沖擊熔融 EH 群隕石,結(jié)合不同巖石類型 EH 和 EL 群隕石的對比研究,并借助各種宇宙溫度計和閃鋅礦溫度-壓力計等,提出 EL 群隕石母體具有緩慢冷卻和相對開放體系的特征,而 EH 群隕石母體經(jīng)歷了碰撞破碎、再重新吸積等復(fù)雜的演化歷史。此外,在頑輝石隕石中首次發(fā)現(xiàn) F-金云母,提供了研究揮發(fā)性組分在強還原隕石母體中演化的重要線索。

太陽歸宿 編輯本段

太陽星云
太陽星云
太陽究竟會以什么樣的方式在什么時候壽終正寢?
太陽如今已經(jīng) 50 億歲了,處于中年時期,往后要走的路就是一步步通向沒落:
太陽→紅巨星→白矮星→黑矮星
就是從體形巨大到收縮發(fā)光再到不發(fā)光最后徹底消失。這還是最好的結(jié)果,如果太陽可以如此善終那么它的生命還可以持續(xù) 50 億年。在衰亡的過程中,太陽的質(zhì)量會越來越小,這就使得它的引力越來越弱,最終造成太陽系散伙。但事實上這種最好的結(jié)果很難成就,因為會有第二種情況出現(xiàn)。

大仙女座星云

大仙女座星云距銀河系 190 萬光年,正以 125km/秒的速度和銀河系靠近,大約 45 億 6 千萬年以后兩支大軍就會相遇,而仙女座星云的可見光強度是太陽系的 20 億倍,銀河系的命運必定改變,其結(jié)果有兩種:
1.由于仙女座星云的巨大引力,銀河系成為俘虜,變成一個相當(dāng)于衛(wèi)星的恒星系統(tǒng),開始圍著別人轉(zhuǎn);
2.兩敗俱傷,毀滅后的塵埃合二為一成為新的星系。
反正這兩種情況不管哪一種發(fā)生,太陽都不再是今天的太陽,地球也不可能是今天的地球。

探索意義 編輯本段

到那時候我們的后代不知道要怎樣生存(如果那時候還有我們的后代的話),也許有什么辦法維護我們的地球,把它變成一個超級宇宙飛船,改變軌道,飛離太陽系,飛離銀河系,在更廣闊的空間給地球安個新家;也許無情無義的拋棄地球(畢竟人是什么事都做得出的),全人類乘上巨大的諾亞方舟帶著動植物、水、制造氧氣的原料、還有鍋碗瓢盆去尋找地球的替代品。
太陽星云圖
太陽星云圖
也許這些話題都太大太遠,但是對于越來越不知道自己是誰的我來說也許站在足夠高的地方才能看清一些事情,那地方到底有多高,高到我自己看起來像一粒草籽,人類看起來像一粒草籽,地球也是,太陽系也是,銀河系也是,都是草籽,風(fēng)一吹就無影無蹤,一點痕跡也留不下。太陽正處于年輕時期。

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