
对天文学家来说,太阳系直到今天依然充满谜团。
在46亿年前,银河系的一个并不起眼的偏僻处所正酝酿着一个事件:一些无足轻重的小杂碎——氢、氦,还有一些固体尘埃,它们开始聚集并形成一块分子云;这块分子云最终因无法承受自身重量而发生坍塌;在紧随而来的混沌之中,一颗恒星诞生了,它就是我们的太阳。科学家至今仍不清楚究竟是什么原因引发了这一过程,或许是因为附近一颗恒星的爆发性死亡悸动所发出的震波?
对银河系来说,太阳的诞生无论如何都算不上非同凡响的大事件,因为自银河系在大约130亿年前形成以来,像这样的事件已发生了无数次。我们今天透过天文望远镜也能观察到,在银河系的遥远之地,类似的事件依然在接连不断地发生。对于恒星这个整体而言,太阳不过是一颗寻常之星。
然而,对我们人类来说,太阳的诞生意义深远。从太阳形成后剩下的一个薄薄的物质圆盘里,八颗行星诞生了,它们被太阳的引力所俘获,在各自的轨道上运行。其中有一颗行星因其所在的轨道,使之无论是跟太阳还是跟其余七个行星伙伴之间的关系都特别和谐。最终,生命在这颗行星上出现了。这颗行星就是我们的地球。
在科学家的眼里,太阳系依然是一个充满谜团的星系。以下是最有代表性的六大谜题。
太阳系是怎样构建的?
对于太阳系的众行星,你多半会认为它们是一家人,而且是一个一个被领养来的,彼此之间没有直系亲属关系。但事实并非如此:太阳系的诞生故事表明,这八颗行星是货真价实的亲兄弟,它们都创生于因自身坍塌而形成太阳的那一块分子云。你或许还会认为,这八颗各自独立、特点迥异的行星是随机分布在太阳系中的,它们的排列并无秩序或理由可言。那你再一次错了:如果把当今太阳系中的任何一块拿走,或者在太阳系中“添砖加瓦”,整个太阳系将立刻秩序大乱,地球生命也将随之灰飞烟灭。既然这样,我们自然要问:太阳系如此精密的“建筑结构”是从何而来的呢?
当太阳形成时,它已吞噬了自己周围的分子云的大约99.8%。根据天文学家们广为认可的假设,在太阳形成之后残余的一点点分子云在太阳引力作用下,形成了一个由气体和尘埃组成的、环绕新近形成的太阳的上腹部运行的薄薄圆盘。随着圆盘中的尘埃颗粒围绕太阳运行,颗粒之间发生碰撞,逐渐聚合成较大的物体。
在这个圆盘的最里面区域,太阳中氢的点燃和燃烧使得太阳周围非常炽热,只有熔点很高的金属和硅矿物质才能保持固态,因此在这片区域中的天体只能达到一定的大小,于是便最终形成了位于内太阳系的四颗岩质行星(统称内行星)——水星、金星、地球和火星。
在距离太阳远一点的地方,或者说在甲烷和水也能保持固态的地方,上述限制就没那么严格了——行星能发育得个头更大,大到足以开始积累气体分子(主要是氢),且赶在日益强大的太阳耀斑撕裂这些分子之前。于是,形成了气态巨行星——木星和土星。而在距离太阳更遥远、更寒冷的地方,则形成了冰态巨行星——天王星和海王星。这正是天文学家期待在这些行星的液体表面下发现岩石内核的原因。
上述太阳系的形成过程可谓简单明了。然而,在说到某些细节问题时,“累积模式”就说不过去了。首先,科学家迄今仍不清楚直径1米的圆石究竟是怎样聚合成直径数十米的天体的。按理说,每个小固体物都会遭到其周围气压的连续猛击,还等不到它们聚在一起就已被推向太阳了。针对这个难题,最近有科学家提出:气体湍流会产生低气压涡旋,在这种涡旋中或许能最终聚合圆石。
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编译 汪琳
完整的故事,请阅读《大自然探索》杂志2009年第9期


