太阳系的起源
如果要了解太阳系的起源,首先得知道我们的宇宙范围有多广?年纪有多大?
目前,根据科学家们的研究,大多认为 宇宙年龄一般在137亿至138亿年之间 。同时, 目前人类可观测到的宇宙大小约为930亿光年 (光年指:光一年所跑的距离,而光一秒跑30万公里)左右,所以可以知道我们的宇宙是很大的。但这也是我们人类能够观测到的大小,宇宙有没有范围?还是无限大?这些都还是未知。
根据科学家们长时间的实际观测和理论研究,认为 宇宙主要由原有物质、暗物质、反物质和暗能量组成 ,我们能够看到的各种天体就属于原有物质。那这些可观测到的天体在界限上又是怎么划分的呢?一般认为存在如下的从属关系:
行星(如地球)->恒星系统(如太阳系)->星系(如银河系)->星系群(如本星系群)、星系团和超星系团->宇宙 。
那我们的太阳系又有大多?在哪里呢?
目前,已经测算并观测到宇宙中存在约2000亿个星系(我们的银河系是其中之一)。但根据天文学家的研究,认为宇宙至少有2万亿个星系,你可以想象我们的宇宙有多大!
我们的 银河系大约拥有2,000亿至4,000亿颗恒星(太阳是其中之一),并可能有1000亿个行星 ,是典型的棒旋星系。银河系在银盘上的直径约10万光年至18万光年, 太阳系并不在银河系的中心,而是处在距离中心约2.6万光年的猎户座悬臂上 ,太阳系围绕银河系中心公转一周大约需要2亿4000万年。
目前关于太阳系的形成有多种理论,其中 星云假说 被大多数的科学家所认可。 该理论认为太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩 。大多坍缩的质量集中在中心,形成了太阳,其余部分摊平并形成了一个原行星盘,继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。
随着人类开始利用现代航天技术 探索 太空奥秘,对星云假说的理论也进行了完善,例如认为太阳系中的部分卫星可能是外部星体入侵到太阳系中,而被俘获成为太阳系某些行星的卫星。
那“星云假说”具体是怎么假设的呢?
按照星云假说的解释, 太阳系诞生于大约46亿年前,是由一片庞大的气体尘埃云演变而来 ,天文学家将这片气体尘埃云叫“太阳星云”。这片星云,你可以想象成一个巨大无比、弥漫开来、形状类似球形的云团。 该云团可能是之前恒星发生的超新星爆炸遗留下来的物质残骸 ,也就是说在太阳系形成之前,在这个位置或者附近经历过一到两轮恒星演化大戏,再往上追溯就是宇宙诞生了。
而在太阳系形成过程中附近又可能发生了超新星爆炸, 爆炸产生的冲击波导致分子云内部产生了超密度区域,从而发生了塌陷,太阳系诞生从此开始 。
塌陷区域的绝大部分物质将形成太阳系,在早期阶段,这一区域还比较大, 随着星云的浓缩,原子之间碰撞加剧,在中心形成了一个致密的原恒星(太阳的前生),同时收缩的星云扁平化成为了一个原行星盘(后续将演化为各大行星) 。
随着原恒星内部的压力和温度进一步增加, 内部的氢开始聚变反应 ,产生的能量与内部收缩力达到了一种平衡, 太阳也就基本形成了 。
塌陷区域约99%的物质形成了太阳,而剩余的尘埃和气体则形成了各大行星、卫星和小天体 。在早期阶段,这些尘埃和气体经过长时间的碰撞,逐步形成几公里、几十公里的块状物质。碰撞一直持续,直到大多数的块状物质聚集形成了大型行星,这一过程也就基本趋于稳定。
太阳系的行星分为类地行星和类木行星 。类地行星距离太阳较近,主要由岩石组成,温度也较高,易挥发的如水和甲烷分子难以聚集,所以那里形成的行星只能由高熔点的物质形成,如铁、镍、铝和石状硅酸盐。
类木行星所处的宇宙环境温度较低,因此,类木行星上的冰比类地行星上的金属和硅酸盐更丰富,使得类木行星的质量长得足够大到可以俘获氢和氦这些最轻和最丰富的元素。目前,这四个类木行星在所有环绕太阳的天体质量中所占的比例可达99%。
根据推算, 天文学家认为木星之所以比土星大,是因为木星形成早于土星 ,在冰冻线附近吸附了大量的气体和尘埃,这也就导致晚了几百万年形成的土星所能够吸附的气体变少。
行星形成后期,年轻太阳的太阳风会清净原星盘内所有的气体和尘埃,把它们吹向星际空间,行星的生长也就基本结束了。
目前太阳系将长期处于一个稳定状态 ,行星之间的碰撞将基本上不会发生。因此, 太阳系最大的变化将来自于太阳自身的衰老 。随着太阳烧掉它的氢供给,它会变得更热,且更快地烧掉余下的燃料,结果就是太阳每11亿年就会更亮10%。
10亿年时间内,随着太阳的辐射输出增强,它的适居带就会外移,地球表面的液态水会全部蒸发,地球上的所有生命也将绝迹。但也不需要担心,说不定那时我们人类的脚步已经踏遍整个宇宙,也找到了适合我们人类居住的新家园。